特許 7482998 電池モジュールおよびこれを含む電池パック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-02

(45)【発行日】2024-05-14

(54)【発明の名称】電池モジュールおよびこれを含む電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20240507BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20240507BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20240507BHJP

   H01M 50/289 20210101ALI20240507BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240507BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240507BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20240507BHJP

   H01M 10/6554 20140101ALI20240507BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20240507BHJP

   H01M 50/595 20210101ALI20240507BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401H

H01M50/211

H01M50/291

H01M50/289 101

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/647

H01M10/6554

H01M50/588

H01M50/595

H01M50/105

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2022522364

(86)(22)【出願日】2021-07-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-19

(86)【国際出願番号】 KR2021009520

(87)【国際公開番号】W WO2022045594

(87)【国際公開日】2022-03-03

【審査請求日】2022-04-13

(31)【優先権主張番号】10-2020-0107736

(32)【優先日】2020-08-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】キテク・ジュン

(72)【発明者】

【氏名】スン・テ・キム

(72)【発明者】

【氏名】ヨンスン・ユン

(72)【発明者】

【氏名】ジュンキュ・パク

【審査官】儀同 孝信

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－３２３７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２０－００７９７７４（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１６６９９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１２９４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５０２４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５２２８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５０８８７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６４７

Ｈ０１Ｍ １０／６５５４

Ｈ０１Ｍ ５０／５０

Ｈ０１Ｍ ５０／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池セルが積層されている電池セル積層体と、
前記電池セル積層体を収容し、上部が開放されたフレーム部材であって、前記フレーム部材の底部は、前記電池セルの長さ方向に、凹部と、凸部と、を含む、フレーム部材と、
前記フレーム部材の上部で前記電池セル積層体を覆う上部プレートと、
を含み、
前記上部プレートに対向する前記フレーム部材の底部に段差部が形成されており、前記段差部は前記電池セルの長さ方向の両端部および前記両端部の間に形成されており、前記段差部は前記フレーム部材の底部のベンディング部により形成されており、
前記フレーム部材の底部と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含む、電池モジュール。

【請求項2】

前記フレーム部材の底部は、第１部分と第２部分を含み、
前記第１部分は、電池セルの長さ方向の周縁に位置し、前記第２部分は、前記第１部分の内側に位置し、
前記第１部分及び第２部分が連結される底部部分はベンディングされ、前記段差部は前記第１部分に対応する領域に形成される、請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項3】

前記電池セルは、前記電池セルの長さ方向の少なくとも一端部に形成された前記段差部に向かって突出する突出部を含む、請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項4】

前記電池セルの突出部が段差部のうち、底部の第１部分に向かって突出するように、前記電池セル積層体がフレーム部材の底部に装着される、請求項３に記載の電池モジュール。

【請求項5】

前記フレーム部材の底部は、外周縁部、および前記外周縁部により囲まれたメイン部を含み、
前記外周縁部は、前記電池セルの長さ方向の周縁に位置する第１部分と、前記電池セルの幅方向の周縁に位置する第２部分と、を含み、
前記外周縁部は前記段差部に対応し、前記外周縁部と前記メイン部の厚さは互いに同一である、請求項３に記載の電池モジュール。

【請求項6】

前記メイン部に対応する領域で前記熱伝導性樹脂層が位置する、請求項５に記載の電池モジュール。

【請求項7】

前記フレーム部材の底部は、凹部および凸部を含み、
前記凹部は、前記電池セルの長さ方向の周縁に位置する第１部分と、前記電池セルの長さ方向の中央部に位置する第２部分と、を含み、
前記凸部は複数個が形成され、前記凹部の第２部分は互いに隣り合う前記凸部の間に位置し、
前記凹部は前記段差部に対応し、前記凹部と前記凸部の厚さは互いに同一である、請求項３に記載の電池モジュール。

【請求項8】

前記凸部に対応する領域で前記フレーム部材の底部と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含む、請求項７に記載の電池モジュール。

【請求項9】

前記熱伝導性樹脂層は、前記凹部の第２部分を基準として離隔する第１熱伝導性樹脂層と第２熱伝導性樹脂層とを含む、請求項８に記載の電池モジュール。

【請求項10】

前記フレーム部材の底部は、凹部および凸部を含み、
前記凹部は、前記底部の外周縁に対応する第１部分と、前記電池セルの長さ方向の中央部に位置する第２部分と、前記凸部の内側で陥没されている第３部分と、を含み、
前記凹部の第３部分は前記凸部の中間に形成されており、
前記凹部は前記段差部に対応し、前記凹部と前記凸部の厚さは互いに同一である、請求項３に記載の電池モジュール。

【請求項11】

前記凸部および前記凹部の第３部分に対応する領域で前記フレーム部材の底部と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含む、請求項１０に記載の電池モジュール。

【請求項12】

前記段差部と前記電池セルの突出部との間に位置する絶縁シートをさらに含む、請求項３に記載の電池モジュール。

【請求項13】

前記絶縁シートはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で形成されている、請求項１２に記載の電池モジュール。

【請求項14】

前記突出部は前記電池セルの高さ方向に形成されている、請求項３に記載の電池モジュール。

【請求項15】

前記フレーム部材の開放された両側にそれぞれ結合されたエンドプレートをさらに含み、前記フレーム部材の開放された両側は前記電池セル積層体の電極リードが突出した方向を基準として互いに対向する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の電池モジュール。

【請求項16】

前記フレーム部材は、底部、および前記底部により連結され、互いに向き合う二つの側面部を含み、
前記二つの側面部の間の距離は前記上部プレートの幅と同一である、請求項１５に記載の電池モジュール。

【請求項17】

請求項１から１６のいずれか一項に記載の電池モジュールを含む電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２０年８月２６日付韓国特許出願第１０－２０２０－０１０７７３６号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。

【0002】

本発明は、電池モジュールおよびこれを含む電池パックに関し、より具体的に空間活用率を向上させ、熱伝導性樹脂の使用量を最小化する電池モジュールおよびこれを含む電池パックに関する。

【背景技術】

【0003】

製品群に応じた適用容易性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有している二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源により駆動する電気自動車またはハイブリッド自動車、電力貯蔵装置などに普遍的に応用されている。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ことができ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から、環境にやさしく、エネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。

【0004】

小型モバイル機器にはデバイス１台当たり１個または２～４個の電池セルが使用されることに対し、自動車などのように中大型デバイスには高出力大容量が必要である。したがって、多数の電池セルを電気的に連結した中大型電池モジュールが使用される。

【0005】

中大型電池モジュールは、なるべく小さいサイズと重量で製造されることが好ましいため、高い集積度に積層可能であり、容量に比べて重量が小さい角型電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に使用されている。一方、電池モジュールは、セル積層体を外部衝撃、熱または振動から保護するために、前面と後面が開放されて電池セル積層体を内部空間に収納するフレーム部材を含むことができる。

【0006】

図１は従来のモノフレームを有する電池モジュールを示す分解斜視図である。

【0007】

図１を参照すると、電池モジュールは、複数の電池セル１１が積層されて形成された電池セル積層体１２、電池セル積層体１２を覆うように前面と後面が開放されたモノフレーム２０、およびモノフレーム２０の前面と後面を覆うエンドプレート６０を含むことができる。このような電池モジュールを形成するために、図１に示した矢印のようにｘ軸方向に沿ってモノフレーム２０の開放された前面または後面に電池セル積層体１２が挿入されるように水平組立が必要である。ただし、このような水平組立が安定的になされるように電池セル積層体１２とモノフレーム２０との間に十分な余裕空間（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）を確保しなければならない。ここで、余裕空間（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）とは、嵌め合いなどにより発生する隙間をいう。

【0008】

電池セル積層体１２とモノフレーム２０の底部との間に熱伝導性樹脂層（図示せず）を形成することができる。熱伝導性樹脂層は、電池セル積層体から発生した熱を電池モジュール外側に伝達し、電池セル積層体を電池モジュール内に固定する役割を果たすことができる。余裕空間が大きくなれば熱伝導性樹脂層の使用量が必要以上に多くなることがある。

【0009】

それだけでなく、モノフレーム２０の高さは、電池セル積層体１２の最大高さと挿入過程での組立公差などを考慮して大きく設計されなければならず、そのため、不必要に浪費される空間が発生することがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明が解決しようとする課題は、電池セル積層体を囲むフレーム部材の構造を変形することによって空間活用率を向上させ、熱伝導性樹脂の使用量を最小化する電池モジュールおよびこれを含む電池パックを提供することにある。

【0011】

しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、前述した課題に限定されず、本発明に含まれている技術的な思想の範囲で多様に拡張され得る。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが積層されている電池セル積層体と、前記電池セル積層体を収容し、上部が開放されたフレーム部材と、前記フレーム部材の上部で前記電池セル積層体を覆う上部プレートと、を含み、前記上部プレートに対応する前記フレーム部材の底部に段差部が形成されており、前記段差部は前記電池セルの長さ方向を基準として両端部および前記電池セルの両端部の間に形成されており、前記段差部は前記フレーム部材の底部のベンディング部により形成されている。

【0013】

前記電池セルは、前記電池セルの長さ方向を基準として少なくとも一端部に形成された前記段差部に向かって突出する突出部を含むことができる。

【0014】

前記フレーム部材の底部は、外周縁部、および前記外周縁部により囲まれたメイン部を含み、前記外周縁部は、前記電池セルの長さ方向を基準として周縁に位置する第１部分と、前記電池セルの幅方向を基準として周縁に位置する第２部分と、を含み、前記外周縁部は前記段差部に対応し、前記外周縁部と前記メイン部の厚さは互いに同一であり得る。

【0015】

前記電池モジュールは、前記メイン部に対応する領域で前記フレーム部材の底部と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含むことができる。

【0016】

前記フレーム部材の底部は、凹部および凸部を含み、前記凹部は、前記電池セルの長さ方向を基準として周縁に位置する第１部分と、前記電池セルの長さ方向を基準として中央部に位置する第２部分と、を含み、前記凸部は複数個が形成されており、前記凹部の第２部分は互いに隣り合う前記凸部の間に位置し、前記凹部は前記段差部に対応し、前記凹部と前記凸部の厚さは互いに同一であり得る。

【0017】

前記電池モジュールは、前記凸部に対応する領域で前記フレーム部材の底部と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含むことができる。

【0018】

前記熱伝導性樹脂層は、前記凹部の第２部分を基準として離隔する第１熱伝導性樹脂層と第２熱伝導性樹脂層とを含むことができる。

【0019】

前記フレーム部材の底部は、凹部および凸部を含み、前記凹部は、前記底部の外周縁に対応する第１部分と、前記電池セルの長さ方向を基準として中央部に位置する第２部分と、前記凸部内側で陥没されている第３部分と、を含み、前記凹部の第３部分は前記凸部の中間に形成されており、前記凹部は前記段差部に対応し、前記凹部と前記凸部の厚さは互いに同一であり得る。

【0020】

前記電池モジュールは、前記凸部および前記凹部の第３部分に対応する領域で前記フレーム部材の底部と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含むことができる。

【0021】

前記電池モジュールは、前記段差部と前記電池セルの突出部との間に位置する絶縁シートをさらに含むことができる。

【0022】

前記絶縁シートはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で形成され得る。

【0023】

前記突出部は前記電池セルの高さ方向に形成され得る。

【0024】

前記電池モジュールは、前記フレーム部材の開放された両側にそれぞれ結合されたエンドプレートをさらに含み、前記フレーム部材の開放された両側は前記電池セル積層体の電極リードが突出した方向を基準として互いに対向することができる。

【0025】

前記フレーム部材は、底部、および前記底部により連結され、互いに向き合う二つの側面部を含み、前記二つの側面部の間の距離は前記上部プレートの幅と同一であり得る。

【0026】

本発明の他の一実施形態による電池パックは、前述した電池モジュールを含む。

【発明の効果】

【0027】

実施形態によると、フレーム部材の底部をプレス成形して電池セル積層体とフレーム部材との間のギャップを縮小して高さ方向への空間活用性を向上させると共に、熱伝導性樹脂の塗布量を最小化することができる。

【0028】

本発明の効果は、以上で言及した効果に限定されず、言及されていないまた他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】従来のモノフレームを有する電池モジュールを示す分解斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態による電池モジュールを示す分解斜視図である。

【図3】図２の電池モジュールを構成する構成要素を結合した状態を示す斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態によるパウチ型電池を示す斜視図である。

【図5】図２の電池モジュールでフレーム部材を示す斜視図である。

【図6】図５でフレーム部材の底部に形成された熱伝導性樹脂層を示す斜視図である。

【図7】図３のＸＺ平面に沿って切断した断面の一部を示す図面である。

【図8】図７の比較例による断面図である。

【図9】本発明の他の一実施形態による電池モジュールに含まれている絶縁シートを示す斜視図である。

【図10】本発明のまた他の一実施形態によるフレーム部材を示す斜視図である。

【図11】図１０のフレーム部材の平面図である。

【図12】本発明のまた他の一実施形態によるフレーム部材を示す斜視図である。

【図13】図１２のフレーム部材の平面図である。

【図14】本発明のまた他の一実施形態によるフレーム部材を示す斜視図である。

【図15】図１４のフレーム部材の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、添付した図面を参照して本発明の多様な実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

【0031】

本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付した。

【0032】

また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に示したため、本発明が必ず図示されたところに限定されるのではない。図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。

【0033】

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には中間にまた他の部分がないことを意味する。また、基準となる部分の「上」にあるということは、基準となる部分の上または下に位置することであり、必ず重力反対方向に向かって「上」に位置することを意味するのではない。

【0034】

また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

【0035】

また、明細書全体において、「平面上」という時、これは対象部分を上方から見た時を意味し、「断面上」という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を側方から見た時を意味する。

【0036】

図２は本発明の一実施形態による電池モジュールを示す分解斜視図である。図３は図２の電池モジュールを構成する構成要素を結合した状態を示す斜視図である。図４は本発明の一実施形態によるパウチ型電池を示す斜視図である。

【0037】

図２および図３を参照すると、本実施形態による電池モジュール１００は、複数の電池セル１１０を含む電池セル積層体１２０、上部面、前面および後面が開放されたフレーム部材３００、電池セル積層体１２０の上部を覆う上部プレート４００、電池セル積層体１２０の前面と後面にそれぞれ位置するエンドプレート１５０、および電池セル積層体１２０とエンドプレート１５０との間に位置するバスバーフレーム１３０を含む。

【0038】

フレーム部材３００の開放された両側をそれぞれ第１側と第２側という時、フレーム部材３００は前記第１側と前記第２側に対応する電池セル積層体１２０の面を除き、残りの外面のうち互いに隣接した前面、下面および後面を連続的に囲むように折り曲げられた板状型構造からなる。フレーム部材３００の下面に対応する上面は開放されている。フレーム部材３００の前面、下面および後面は一体に形成され得る。

【0039】

上部プレート４００は、フレーム部材３００により囲まれる前面、下面および後面を除いた残りの上面を囲む一つの板状型構造からなる。フレーム部材３００と上部プレート４００は互いに対応する縁部位が接触した状態で、溶接などにより結合することによって電池セル積層体１２０を囲む構造を形成することができる。つまり、フレーム部材３００と上部プレート４００は互いに対応する縁部位に溶接などの結合方法により形成された結合部ＣＰが形成され得る。

【0040】

電池セル積層体１２０は、一方向に積層された複数の電池セル１１０を含み、複数の電池セル１１０は、図２に示したようにＹ軸方向に積層され得る。電池セル１１０はパウチ型電池セルであることが好ましい。例えば、図４を参照すると、本実施形態による電池セル１１０は、二つの電極リード１１１、１１２が互いに対向して電池本体１１３の一端部１１４ａと他の一端部１１４ｂからそれぞれ突出している構造を有する。電池セル１１０は、電池ケース１１４に電極組立体（図示せず）を収納した状態で電池ケース１１４の両端部１１４ａ、１１４ｂとこれらを連結する一側部１１４ｃを接着することによって製造され得る。言い換えると、本実施形態による電池セル１１０は、合計３ヶ所のシーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃを有し、シーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃは熱融着などの方法によりシーリングされる構造であり、他の一側部は連結部１１５からなることができる。電池ケース１１４の両端部１１４ａ、１１４ｂの間を電池セル１１０の長さ方向と定義し、電池ケース１１４の両端部１１４ａ、１１４ｂを連結する一側部１１４ｃと連結部１１５との間を電池セル１１０の高さ方向と定義することができる。

【0041】

連結部１１５は、電池セル１１０の一縁に沿って長く伸びている領域であり、連結部１１５の端部に電池セル１１０の突出部１１０ｐが形成され得る。突出部１１０ｐは連結部１１５の両端部のうちの少なくとも一つに形成され得、連結部１１５が伸びる方向と垂直な方向に突出することができる。突出部１１０ｐは電池ケース１１４の両端部１１４ａ、１１４ｂのシーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂのうちの一つと連結部１１５との間に位置することができる。

【0042】

電池ケース１１４は、一般に樹脂層／金属薄膜層／樹脂層のラミネート構造からなる。例えば、電池ケース表面がＯ（ｏｒｉｅｎｔｅｄ）－ナイロン層からなる場合には、中大型電池モジュールを形成するために多数の電池セルを積層する時、外部衝撃により簡単に滑る傾向がある。したがって、これを防止し、電池セルの安定した積層構造を維持するために、電池ケースの表面に両面テープなどの粘着式接着剤または接着時に化学反応により結合される化学接着剤などの接着部材を付着して電池セル積層体１２０を形成することができる。本実施形態において電池セル積層体１２０はＹ軸方向に積層され、Ｚ軸方向にフレーム部材３００内部に収容されて後述する熱伝導性樹脂層により熱伝達が行われ得る。これに対する比較例として、電池セルがカートリッジ形態の部品で形成されて電池セル間の固定が電池モジュールフレームで組み立てが行われる場合がある。このような比較例では、カートリッジ形態の部品の存在により冷却作用が殆どないか、または電池セルの面方向に行われ得、電池モジュールの高さ方向には冷却が良好に行われない。

【0043】

図５は図２の電池モジュールにおいてフレーム部材を示す斜視図である。図６は図５でフレーム部材の底部に形成された熱伝導性樹脂層を示す斜視図である。

【0044】

図５を参照すると、本実施形態によるフレーム部材３００は、底部３００ａ、および互いに向き合う二つの側面部３００ｂを含む。図２で説明した電池セル積層体１２０がフレーム部材３００の底部３００ａに装着される前に、フレーム部材３００の底部３００ａに熱伝導性樹脂を塗布し、熱伝導性樹脂を硬化して図６に示した熱伝導性樹脂層３１０を形成することができる。

【0045】

熱伝導性樹脂層３１０を形成する前に、つまり、前記塗布した熱伝導性樹脂が硬化する前に電池セル積層体１２０がフレーム部材３００の底部３００ａと垂直な方向に沿って移動してフレーム部材３００の底部３００ａに装着され得る。その後、熱伝導性樹脂が硬化して形成された熱伝導性樹脂層３１０は、フレーム部材３００の底部３００ａと電池セル積層体１２０との間に位置する。図２および図６を参照すると、熱伝導性樹脂層３１０は、電池セル１１０で発生する熱を電池モジュール１００の底部に伝達し、電池セル積層体１２０を固定する役割を果たすことができる。

【0046】

本実施形態によるフレーム部材３００の底部３００ａは、第１部分３００ａ１と第２部分３００ａ２を含み、第１部分３００ａ１は電池セル１１０の長さ方向を基準として周縁に位置し、第２部分３００ａ２は第１部分３００ａ１の内側に位置する。熱伝導性樹脂層３１０は第２部分３００ａ２に形成され得る。ここで、電池セル１１０の長さ方向とは、図５のＸ軸方向であり得る。この時、第１部分３００ａ１の厚さは第２部分３００ａ２の厚さと同一であり、第２部分３００ａ２と第１部分３００ａ１が連結される底部３００ａ部分がベンディングされて第１部分３００ａ１に対応する領域に段差部３００ｓが形成され得る。ここで、段差部とは、周辺と高さ差が発生して形成される構造を示す。

【0047】

段差部３００ｓは、フレーム部材３００の底部３００ａをプレス成形することによって形成され得る。後述するが、本実施形態による電池セル１１０の突出部１１０ｐが段差部３００ｓに向かって突出するように電池セル積層体１２０がフレーム部材３００の底部３００ａに装着される。

【0048】

図２および図３を再び参照すると、本実施形態によるフレーム部材３００の側面部３００ｂと上部プレート４００の幅とは互いに同一であり得る。言い換えると、上部プレート４００のＸ軸方向に沿った縁部分とフレーム部材３００の側面部３００ｂのＸ軸方向に沿った縁部分とが直接会って溶接などの方法により結合され得る。

【0049】

図７は図３のＸＺ平面に沿って切断した断面の一部を示す図面である。

【0050】

図３および図７を参照すると、本実施形態による電池モジュール１００は、第１部分３００ａ１と第２部分３００ａ２を有するフレーム部材３００の底部を含む。第１部分３００ａ１と第２部分３００ａ２の厚さが互いに同一であり、ベンディング部３０５により第１部分３００ａ１と第２部分３００ａ２が連結されている。第２部分３００ａ２は第１部分３００ａ１より高いレベルに位置する。第１部分３００ａ１に形成された段差部３００ｓに向かって電池セル１１０の突出部１１０ｐが突出している。したがって、突出部１１０ｐが第１部分３００ａ１と第２部分３００ａ２との間の段差にかかって外部衝撃により流動することを防止することができる。それだけでなく、このようなフレーム部材３００の底部３００ａをプレス成形することによって、電池セル１１０とフレーム部材との間のギャップを減らすことができ、このようなギャップ低減効果は高さ方向の組み立てを通じて得ることができるギャップ低減効果と上昇作用を起こして全体的な空間効率性を最大化することができる。追加的に、電池セル１１０の突出部１１０ｐが段差部３００ｓに形成されることによって、電池セル１１０とフレーム部材３００の底部３００ａとの間に離隔距離が最小化されて空間効率性を高めるだけでなく、熱伝導性樹脂層３１０を形成するために使用される熱伝導性樹脂の使用量を減らして原価節減することができる。したがって、冷却効率も高めることができる。

【0051】

図８は図７の比較例による断面図である。

【0052】

図８を参照すると、図８の比較例においてフレーム部材の底部は、フレーム部材底部周縁の加工またはフレーム部材底部周縁部分のプレス圧縮を通じて段差部を生成することができる。この時、フレーム部材底部は厚さが互いに異なる第１部分３００ａ１’と第２部分３００ａ２’を含む。本比較例の場合、段差部形成のために、第２部分３００ａ２’に該当するフレーム部材底部の厚さが増加することがある。これに反して、図７の実施形態による電池モジュールでは、プレス成形を通じて段差部３００ｓを形成することによってフレーム底部の厚さを縮小することができるため、電池モジュールを装着する電池パックのケースの高さを減らす設計が可能である。

【0053】

図９は本発明の他の一実施形態による電池モジュールに含まれている絶縁シートを示す斜視図である。

【0054】

図６、図７および図９を参照すると、本実施形態による電池モジュールは、段差部３００ｓに形成された絶縁シート３１５をさらに含むことができる。絶縁シート３１５はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で形成され得、前述した電池セル１１０の突出部１１０ｐと段差部３００ｓとの間に位置することができる。絶縁シート３１５は、電池セル１１０の突出部１１０ｐとフレーム部材底部３００ａとの間を電気的に絶縁する機能を果たす。この時、絶縁シート３１５は電池セル１１０の突出部１１０ｐと接触することができる。追加的に、段差部３００ｓにアンダーカット形状３００ｒが形成され得る。アンダーカット形状３００ｒはラウンド形態であり得る。段差部３００ｓに形成されたアンダーカット形状３００ｒにより絶縁シート３１５の形状を単純化することができる。つまり、絶縁シート３１５をプレス成形部内側にのみ適用してアンダーカット形状３００ｒに隣接した絶縁シート３１５の角を直角形態に単純化して形成することができる。

【0055】

図１０は本発明のまた他の一実施形態によるフレーム部材を示す斜視図である。図１１は図１０のフレーム部材の平面図である。

【0056】

図２、図１０および図１１を参照すると、本実施形態によるフレーム部材５００は、底部５００ａ、および互いに向き合う二つの側面部５００ｂを含む。

【0057】

本実施形態によるフレーム部材５００の底部５００ａは、外周縁部５００ａ１とメイン部５００ａ２を含む。外周縁部５００ａ１は電池セル１１０の長さ方向を基準として周縁に位置する第１部分５００ａ１１と、電池セル１１０の幅方向を基準として周縁に位置する第２部分５００ａ１２を含む。外周縁部５００ａ１の第２部分５００ａ１２は、メイン部５００ａ２とフレーム部材５００の側面部５００ｂとの間に形成される。

【0058】

メイン部５００ａ２は外周縁部５００ａ１により囲まれ得る。熱伝導性樹脂層３１０はメイン部５００ａ２に対応する領域に形成され得る。ここで、電池セル１１０の長さ方向とは、図５のｘ軸方向であり、電池セル１１０の幅方向とは、図５のｙ軸方向であり得る。この時、外周縁部５００ａ１の厚さはメイン部５００ａ２の厚さと同一であり、メイン部５００ａ２と外周縁部５００ａ１が連結される底部５００ａ部分がベンディングされて外周縁部５００ａ１に対応する領域に段差部５００ｓが形成され得る。ここで、段差部とは、周辺と高さ差が発生して形成される構造を示す。ベンディング部５０５により外周縁部５００ａ１とメイン部５００ａ２が連結されている。メイン部５００ａ２は外周縁部５００ａ１より高いレベルに位置する。外周縁部５００ａ１の第１部分５００ａ１１に形成された段差部５００ｓに向かって電池セル１１０の突出部１１０ｐが突出している。

【0059】

段差部５００ｓはフレーム部材５００の底部５００ａをプレス成形することによって形成され得る。本実施形態による電池セル１１０の突出部１１０ｐが段差部５００ｓのうち、底部５００ａの第１部分５００ａ１１に向かって突出するように、電池セル積層体１２０がフレーム部材５００の底部５００ａに装着される。

【0060】

図１０および図１１のフレーム部材５００は、図５で説明したフレーム部材３００の変形例であり、前記で説明した差異点以外に図５で説明した内容は本実施形態に全て適用することができる。図５で説明したフレーム部材３００の場合、電池セル１１０の長さ方向を基準として底部３００ａの中央部に垂れが発生することがある。このような垂れにより、図２の熱伝導性樹脂層３１０と電池セル１１０との間にエアーギャップ（Ａｉｒ ｇａｐ）が形成されたり、垂れにより発生する外力が電池セル１１０に加えられて電池セル１１０が損傷する可能性がある。これに反して、本実施形態によると、メイン部５００ａ２とフレーム部材５００の側面部５００ｂとの間に外周縁部５００ａ１の第２部分５００ａ１２が形成されることによって、電池セル１１０の長さ方向に沿った垂れを防止することができる。それだけでなく、追加的に外周縁部５００ａ１の第２部分５００ａ１２に対するプレス成形により構造的な剛性を向上させることができる。

【0061】

図１２は本発明のまた他の一実施形態によるフレーム部材を示す斜視図である。図１３は図１２のフレーム部材の平面図である。

【0062】

図２、図１２および図１３を参照すると、本実施形態によるフレーム部材６００は、底部６００ａ、および互いに向き合う二つの側面部６００ｂを含む。

【0063】

本実施形態によるフレーム部材６００の底部６００ａは、凹部６００ａ１と凸部６００ａ２を含む。凹部６００ａ１は電池セル１１０の長さ方向を基準として周縁に位置する第１部分６００ａ１１と、電池セル１１０の長さ方向を基準として中央部に位置する第２部分６００ａ１２を含む。凸部６００ａ２は複数個が形成され得る。凹部６００ａ１の第２部分６００ａ１２は、互いに隣り合う凸部６００ａ２の間に形成される。

【0064】

熱伝導性樹脂層３１０は凸部６００ａ２に形成され得る。図示していないが、熱伝導性樹脂層３１０は凹部６００ａ１の第２部分６００ａ１２を基準として離隔して位置する第１熱伝導性樹脂層と第２熱伝導性樹脂層を含むことができる。この時、凹部６００ａ１の第２部分６００ａ１２には追加の絶縁シートが形成され得る。

【0065】

変形実施形態として、熱伝導性樹脂層３１０は凹部６００ａ１の第２部分６００ａ１２まで延長されて形成され得る。

【0066】

ここで、電池セル１１０の長さ方向とは、図５のｘ軸方向であり得る。この時、凹部６００ａ１の厚さは凸部６００ａ２の厚さと同一であり、凸部６００ａ２と凹部６００ａ１が連結される底部６００ａ部分がベンディングされて凹部６００ａ１に対応する領域に段差部６００ｓが形成され得る。ここで、段差部とは、周辺と高さ差が発生して形成される構造を示す。ベンディング部６０５により凹部６００ａ１と凸部６００ａ２が連結されている。凸部６００ａ２は凹部６００ａ１より高いレベルに位置する。凹部６００ａ１の第１部分６００ａ１１に形成された段差部６００ｓに向かって電池セル１１０の突出部１１０ｐが突出している。

【0067】

段差部６００ｓはフレーム部材６００の底部６００ａをプレス成形することによって形成され得る。本実施形態による電池セル１１０の突出部１１０ｐが段差部６００ｓのうち、底部６００ａの第１部分６００ａ１１に向かって突出するように、電池セル積層体１２０がフレーム部材６００の底部６００ａに装着される。

【0068】

図１２および図１３のフレーム部材６００は、図５で説明したフレーム部材３００の変形例であり、前記で説明した差異点以外に図５で説明した内容は本実施形態に全て適用することができる。図５で説明したフレーム部材３００の場合、電池セル１１０の長さ方向を基準として底部３００ａの中央部に垂れが発生することがある。このような垂れにより、図２の熱伝導性樹脂層３１０と電池セル１１０との間にエアーギャップ（Ａｉｒ ｇａｐ）が形成されたり、垂れにより発生する外力が電池セル１１０に加えられて電池セル１１０が損傷する可能性がある。これに反して、本実施形態によると、互いに隣り合う凸部６００ａ２の間に凹部６００ａ１の第２部分６００ａ１２が形成されることによって、電池セル１１０の長さ方向に沿った垂れを防止することができる。それだけでなく、追加的に凹部６００ａ１の第２部分６００ａ１２に対するプレス成形により構造的な剛性を向上させることができる。また、本実施形態によると、電池セル１１０の長さ方向を基準として垂れが発生する領域に対応するように凹部６００ａ１の第２部分６００ａ１２が形成されるため、図１０および図１１で説明したフレーム部材５００に比べて垂れ防止効果および構造的剛性向上効果が大きい。

【0069】

図１４は本発明のまた他の一実施形態によるフレーム部材を示す斜視図である。図１５は図１４のフレーム部材の平面図である。

【0070】

図２、図１４および図１５を参照すると、本実施形態によるフレーム部材７００は、底部７００ａ、および互いに向き合う二つの側面部７００ｂを含む。

【0071】

本実施形態によるフレーム部材７００の底部７００ａは、凹部７００ａ１と凸部７００ａ２を含む。凹部７００ａ１は、底部７００ａの外周縁に対応する第１部分７００ａ１１と、電池セル１１０の長さ方向を基準として中央部に位置する第２部分７００ａ１２、および凸部７００ａ２内側で陥没されている第３部分７００ａ１３を含む。凹部７００ａ１の第３部分７００ａ１２は、凸部７００ａ２の中央に形成され得る。

【0072】

熱伝導性樹脂層３１０は、凸部７００ａ２と凹部７００ａ１の第３部分７００ａ１２を覆うように形成され得る。それだけでなく、熱伝導性樹脂層３１０は、凹部７００ａ１の第２部分７００ａ１２まで延長されて形成され得る。ここで、電池セル１１０の長さ方向とは、図５のｘ軸方向であり得る。この時、凹部７００ａ１の厚さは凸部７００ａ２の厚さと同一であり、凸部７００ａ２と凹部７００ａ１が連結される底部７００ａ部分がベンディングされて凹部７００ａ１に対応する領域に段差部７００ｓが形成され得る。ここで、段差部とは、周辺と高さ差が発生して形成される構造を示す。ベンディング部７０５により凹部７００ａ１と凸部７００ａ２が連結されている。凸部７００ａ２は凹部７００ａ１より高いレベルに位置する。凹部７００ａ１の第１部分７００ａ１１に形成された段差部７００ｓに向かって電池セル１１０の突出部１１０ｐが突出している。

【0073】

段差部７００ｓはフレーム部材７００の底部７００ａをプレス成形することによって形成され得る。本実施形態による電池セル１１０の突出部１１０ｐが底部７００ａの第１部分７００ａ１１のうち、電池セル１１０の長さ方向を基準として周縁部分に向かって突出するように、電池セル積層体１２０がフレーム部材７００の底部７００ａに装着される。

【0074】

図１４および図１５のフレーム部材７００は、図５で説明したフレーム部材３００の変形例であり、前記で説明した差異点以外に図５で説明した内容は本実施形態に全て適用することができる。図５で説明したフレーム部材３００の場合、電池セル１１０の長さ方向を基準として底部３００ａ中央部に垂れが発生することがある。このような垂れにより、図２の熱伝導性樹脂層３１０と電池セル１１０との間にエアーギャップ（Ａｉｒ ｇａｐ）が形成されたり、垂れにより発生する外力が電池セル１１０に加えられて電池セル１１０が損傷する可能性がある。これに反して、本実施形態によると、電池セル１１０の長さ方向を基準として中央部に位置する第２部分７００ａ１２、および凸部７００ａ２内側で陥没されている第３部分７００ａ１３が形成されることによって、電池セル１１０の長さ方向に沿った垂れを防止することができる。それだけでなく、追加的に第２部分７００ａ１２および第３部分７００ａ１３に対するプレス成形により構造的な剛性を向上させることができる。また、本実施形態によると、電池セル１１０の長さ方向を基準として垂れが発生する領域に対応するように凹部７００ａ１の第２部分７００ａ１２が形成され、追加的に凸部７００ａ２内側に第３部分７００ａ１２が形成されるため、図１０および図１１で説明したフレーム部材５００および図１２および図１３で説明したフレーム部材６００に比べて垂れ防止効果および構造的剛性向上効果が最も大きく示され得る。

【0075】

一方、本発明の実施形態による電池モジュールは、一つまたはそれ以上がパックケース内にパッケージングされて電池パックを形成することができる。

【0076】

前述した電池モジュールおよびこれを含む電池パックは、多様なデバイスに適用され得る。このようなデバイスには、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段に適用され得るが、本発明はこれに制限されず、電池モジュールおよびこれを含む電池パックを使用することができる多様なデバイスに適用可能であり、これも本発明の権利範囲に属する

【0077】

以上で本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

【符号の説明】

【0078】

１００：電池モジュール
３００、５００、６００、７００：フレーム部材
３００ａ、５００ａ、６００ａ、７００ａ：底部
３００ｂ、５００ｂ、６００ｂ、７００ｂ：側面部
３００ｒ：アンダーカット形状
３１０：熱伝導性樹脂層
４００：上部プレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】