特許 7549050 バッテリーパック及びそれを含む自動車

(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】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】バッテリーパック及びそれを含む自動車

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20240903BHJP

   H01M 50/227 20210101ALI20240903BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20240903BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20240903BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240903BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20240903BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240903BHJP

   H01M 10/643 20140101ALI20240903BHJP

   H01M 50/507 20210101ALI20240903BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20240903BHJP

   H01M 10/6568 20140101ALI20240903BHJP

   H01M 10/6557 20140101ALI20240903BHJP

   H01M 50/242 20210101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401H

H01M50/227

H01M50/291

H01M50/249

H01M10/613

H01M10/6556

H01M10/625

H01M10/643

H01M50/507

H01M50/293

H01M10/6568

H01M10/6557

H01M50/242

【請求項の数】 37

(21)【出願番号】P 2022577375

(86)(22)【出願日】2022-03-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-14

(86)【国際出願番号】 KR2022003122

(87)【国際公開番号】W WO2022186663

(87)【国際公開日】2022-09-09

【審査請求日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】10-2021-0029091

(32)【優先日】2021-03-04

(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】ジン－オ・ヤン

(72)【発明者】

【氏名】クワン－クン・オ

(72)【発明者】

【氏名】イン－ヒュク・ジュン

(72)【発明者】

【氏名】ヘ－ウォン・チェ

【審査官】吉川 潤

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１９３９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３７７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５９７７５７８（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２８７２８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１１４０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／３０５３９５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０ － ５０／２９８

Ｈ０１Ｍ ５０／５０ － ５０／７７

Ｈ０１Ｍ １０／６０ － １０／６６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバッテリーセルを含むバッテリーセルアセンブリと、
前記バッテリーセルアセンブリの一側に配置されたバスバーアセンブリと、
前記複数のバッテリーセル同士の間に配置されたクーリングユニットと、
前記クーリングユニットと共に前記複数のバッテリーセルを区画するセル収容ユニットと、
少なくとも前記クーリングユニットと前記複数のバッテリーセルとの間の空間に満たされた充填部材と、
を含み、前記充填部材は、さらに、前記バスバーアセンブリを少なくとも部分的に覆うように前記バスバーアセンブリに満たされている、バッテリーパック。

【請求項2】

前記充填部材は、前記バッテリーセルアセンブリ及び前記セル収容ユニットをすべて覆うように満たされている、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項3】

前記充填部材は、前記バッテリーセルアセンブリの上下方向において、前記バスバーアセンブリと前記バッテリーセルとの間に連続的に満たされている、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項4】

前記充填部材は、ポッティング樹脂を含む、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項5】

前記セル収容ユニットは、前記バッテリーセルアセンブリの長手方向に沿って所定の長さで形成され、前記バッテリーセルの少なくとも一側面を覆う少なくとも一つの収容部材を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項6】

前記少なくとも一つの収容部材は、対向する複数のバッテリーセルの外面に対応する形状を有する、請求項５に記載のバッテリーパック。

【請求項7】

前記収容部材は、複数備えられ、
前記複数の収容部材は、前記バッテリーセルアセンブリの幅方向に沿って相互に所定の距離だけ離隔して配置されている、請求項５に記載のバッテリーパック。

【請求項8】

それぞれの収容部材は、対向するバッテリーセルを収容する複数のセル収容部を含む、請求項７に記載のバッテリーパック。

【請求項9】

前記複数のセル収容部は、所定の深さを有するように凹状に形成されている、請求項８に記載のバッテリーパック。

【請求項10】

前記複数のセル収容部は、対向するバッテリーセルの外側面に対応する形状を有する、請求項８に記載のバッテリーパック。

【請求項11】

前記バッテリーセルと前記セル収容部との間には、接着剤が備えられる、請求項８に記載のバッテリーパック。

【請求項12】

前記接着剤は、ポッティング樹脂を含む、請求項１１に記載のバッテリーパック。

【請求項13】

前記クーリングユニットは、前記バッテリーセルアセンブリの幅方向において、前記複数の収容部材同士の間に配置されている、請求項７に記載のバッテリーパック。

【請求項14】

前記クーリングユニットは、前記バッテリーセルアセンブリの長手方向に沿って所定の長さで形成され、前記複数のバッテリーセル同士の間に配置され、内部に冷却水の循環のための冷却流路が設けられた複数の冷却チューブと、
前記複数の冷却チューブの冷却流路と連通するように前記複数の冷却チューブと連結された冷却水流出入部と、
を含む、請求項１３に記載のバッテリーパック。

【請求項15】

前記複数の冷却チューブは、前記複数の収容部材同士の間に配置されている、請求項１４に記載のバッテリーパック。

【請求項16】

前記冷却流路は、
前記バスバーアセンブリの近くに備えられる上側流路と、
前記上側流路と離隔して配置される下側流路と、
前記上側流路と前記下側流路とを連結する連結流路と、
を含む、請求項１４に記載のバッテリーパック。

【請求項17】

前記連結流路は、前記冷却水流出入部の反対側に備えられる、請求項１６に記載のバッテリーパック。

【請求項18】

前記冷却水流出入部は、
前記上側流路と連結された冷却水供給ポートと、
前記下側流路と連結された冷却水排出ポートと、
を含む、請求項１６に記載のバッテリーパック。

【請求項19】

前記上側流路と前記下側流路は、複数個備えられる、請求項１６に記載のバッテリーパック。

【請求項20】

前記セル収容ユニットと結合され、前記バッテリーセルアセンブリ及び前記クーリングユニットを支持するセル支持部を含む、請求項１から１９のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項21】

前記セル支持部には、前記セル収容ユニットを支持するように所定の高さで突出する支持リブが形成されている、請求項２０に記載のバッテリーパック。

【請求項22】

前記支持リブは、複数備えられ、
前記複数の支持リブ同士の間には、前記クーリングユニットが配置されている、請求項２１に記載のバッテリーパック。

【請求項23】

前記支持リブには、前記セル収容ユニットの底部が挿入される所定の深さの挿入溝が備えられる、請求項２１に記載のバッテリーパック。

【請求項24】

前記セル支持部は、前記セル収容ユニットに垂直に配置されている、請求項２０に記載のバッテリーパック。

【請求項25】

前記セル収容ユニットは、前記バッテリーセルの側面部を支持し、
前記セル支持部は、前記バッテリーセルの底部を支持する、請求項２０に記載のバッテリーパック。

【請求項26】

前記セル支持部には、前記バッテリーセルが載置されるセル載置部が備えられる、請求項２０に記載のバッテリーパック。

【請求項27】

前記セル載置部は、所定の大きさの開口で形成されている、請求項２６に記載のバッテリーパック。

【請求項28】

前記開口は、前記バッテリーセルの直径を超えない大きさを有する、請求項２７に記載のバッテリーパック。

【請求項29】

前記セル収容ユニットは、ハニカム状で配列されている、請求項１から２８のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項30】

前記バスバーアセンブリは、前記バッテリーセルアセンブリの上側に配置されている、請求項１から２９のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項31】

請求項１から３０のいずれか一項に記載のバッテリーパックを少なくとも一つ含む、自動車。

【請求項32】

前記セル収容ユニットは、最外郭の両側に前記バッテリーセルアセンブリの剛性を補強するための補強構造が備えられる、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項33】

前記補強構造は、前記セル収容ユニットの外側に突出した角形凹凸構造で設けられている、請求項３２に記載のバッテリーパック。

【請求項34】

前記補強構造は、前記バッテリーセルアセンブリの長手方向に沿って連続的に形成されている、請求項３２に記載のバッテリーパック。

【請求項35】

前記補強構造は、三角柱状または台形柱状である、請求項３２に記載のバッテリーパック。

【請求項36】

前記充填部材は、前記補強構造を覆うように満たされている、請求項３２に記載のバッテリーパック。

【請求項37】

前記セル収容ユニットは、前記バッテリーセルアセンブリの長手方向に沿って所定の長さで形成され、前記バッテリーセルの少なくとも一側面を覆う少なくとも一つの収容部材を含み、
前記セル収容ユニットは、前記セル収容ユニットの上部に、所定の高さで突設されたガイド段を含み、
前記ガイド段の前記所定の高さは、前記バスバーアセンブリの上面よりも高い高さであり、
前記充填部材は、前記ガイド段を通じてガイドされた高さで満たされている、請求項１に記載のバッテリーパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリーパック及びそれを含む自動車に関する。
本出願は、２０２１年３月４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００２９０９１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。

【背景技術】

【0002】

製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに一般的に適用されている。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で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。

【0003】

現在、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の二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池セル、すなわち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が求められる場合、複数のバッテリーセルを直列に接続してバッテリーパックを構成することがある。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に合わせて、複数のバッテリーセルを並列に接続してバッテリーパックを構成することもある。したがって、バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は、求められる出力電圧または充放電容量によって多様に設定され得る。

【0004】

一方、複数のバッテリーセルを直列／並列に接続してバッテリーパックを構成する場合、少なくとも一つのバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを先に構成し、このような少なくとも一つのバッテリーモジュールに、その他の構成要素を付け加えてバッテリーパック又はバッテリーラックを構成する方法が一般的である。

【0005】

従来のバッテリーパックの場合、一般に、複数のバッテリーセル及びこのような複数のバッテリーセルを収容するセルフレームを含んで構成される。従来のセルフレームは、一般に、複数のバッテリーセルを収容し、剛性などを確保するため、前面プレート、後面プレート、側面プレート、下面プレート及び上面プレートなどの複数のプレートの組立体から構成される。

【0006】

しかし、従来のバッテリーパックの場合、このような複数のプレートの組立体から構成されるセルフレーム構造の特性上、製造コストが嵩み、組立工程が複雑であり、さらに価格競争力及び製造効率の面で不利である。

【0007】

さらに、従来のバッテリーパックの場合、複数のプレートの組立体から構成されるセルフレーム構造のため、バッテリーパックの全体サイズが増加してエネルギー密度の面で不利であるという問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、エネルギー密度を向上させると共に剛性を確保することができるバッテリーパック及びそれを含む自動車を提供することを目的とする。

【0009】

また、本発明は、価格競争力及び製造効率を向上させることができるバッテリーパック及びそれを含む自動車を提供することを他の目的とする。

【0010】

さらに、本発明は、冷却性能を向上させることができるバッテリーパック及びそれを含む自動車を提供することをさらに他の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するため、本発明は、バッテリーパックであって、複数のバッテリーセルを含むバッテリーセルアセンブリと、前記バッテリーセルアセンブリの一側に配置されたバスバーアセンブリと、前記複数のバッテリーセル同士の間に配置されたクーリングユニットと、前記クーリングユニットと共に前記複数のバッテリーセルを区画するセル収容ユニットと、を含む、バッテリーパックを提供する。

【0012】

望ましくは、前記バッテリーパックは、前記クーリングユニットと前記複数のバッテリーセルとの間の空間に満たされる充填部材を含み得る。

【0013】

望ましくは、前記充填部材は、前記バスバーアセンブリを少なくとも部分的に覆うように前記バスバーアセンブリに満たされ得る。

【0014】

望ましくは、前記充填部材は、前記バッテリーセルアセンブリ及び前記セル収容ユニットをすべて覆うように満たされ得る。

【0015】

望ましくは、前記充填部材は、前記バッテリーセルアセンブリの上下方向において、前記バスバーアセンブリと前記バッテリーセルとの間に連続的に満たされ得る。

【0016】

望ましくは、前記充填部材は、ポッティング樹脂（ｐｏｔｔｉｎｇ ｒｅｓｉｎ）を含み得る。

【0017】

望ましくは、前記セル収容ユニットは、前記バッテリーセルアセンブリの長手方向に沿って所定の長さで形成され、前記バッテリーセルの少なくとも一側面を覆う少なくとも一つの収容部材を含み得る。

【0018】

望ましくは、前記少なくとも一つの収容部材は、対向する複数のバッテリーセルの外面に対応する形状を有し得る。

【0019】

望ましくは、前記収容部材は、複数個備えられ、複数個の収容部材は、前記バッテリーセルアセンブリの幅方向に沿って相互に所定の距離だけ離隔して配置され得る。

【0020】

望ましくは、それぞれの収容部材は、対向するバッテリーセルを収容する複数のセル収容部を含み得る。

【0021】

望ましくは、前記複数のセル収容部は、所定の深さを有するように凹状に形成され得る。

【0022】

望ましくは、前記複数のセル収容部は、対向するバッテリーセルの外側面に対応する形状を有し得る。

【0023】

望ましくは、前記バッテリーセルと前記セル収容部との間には、接着剤が備えられ得る。

【0024】

望ましくは、前記接着剤は、ポッティング樹脂を含み得る。

【0025】

望ましくは、前記クーリングユニットは、前記バッテリーセルアセンブリの幅方向において、前記複数の収容部材同士の間に配置され得る。

【0026】

望ましくは、前記クーリングユニットは、前記バッテリーセルアセンブリの長手方向に沿って所定の長さで形成され、前記複数のバッテリーセル同士の間に配置され、内部に冷却水の循環のための冷却流路が設けられる複数の冷却チューブと、前記複数の冷却チューブの冷却流路と連通するように前記複数の冷却チューブと連結される冷却水流出入部と、を含み得る。

【0027】

望ましくは、前記複数の冷却チューブは、前記複数の収容部材同士の間に配置され得る。

【0028】

望ましくは、前記冷却流路は、前記バスバーアセンブリの近くに備えられる上側流路と、前記上側流路と離隔して配置される下側流路と、前記上側流路と前記下側流路とを連結する連結流路と、を含み得る。

【0029】

望ましくは、前記連結流路は、前記冷却水流出入部の反対側に備えられ得る。

【0030】

望ましくは、前記冷却水流出入部は、前記上側流路と連結される冷却水供給ポートと、前記下側流路と連結される冷却水排出ポートと、を含み得る。

【0031】

望ましくは、前記上側流路と前記下側流路は、複数個備えられ得る。

【0032】

望ましくは、前記セル収容ユニットと結合され、前記バッテリーセルアセンブリ及び前記クーリングユニットを支持するセル支持部を含み得る。

【0033】

望ましくは、前記セル支持部には、前記セル収容ユニットを支持するように所定の高さで突出する支持リブが形成され得る。

【0034】

望ましくは、前記支持リブは、複数個備えられ、複数個の支持リブ同士の間には前記クーリングユニットが配置され得る。

【0035】

望ましくは、前記支持リブには、前記セル収容ユニットの底部が挿入される所定の深さの挿入溝が備えられ得る。

【0036】

望ましくは、前記セル支持部は、前記セル収容ユニットに垂直に配置され得る。

【0037】

望ましくは、前記セル収容ユニットは、前記バッテリーセルの側面部を支持し、前記セル支持部は、前記バッテリーセルの底部を支持し得る。

【0038】

望ましくは、前記セル支持部には、前記バッテリーセルが載置されるセル載置部が備えられ得る。

【0039】

望ましくは、前記セル載置部は、所定の大きさの開口で形成され得る。

【0040】

望ましくは、前記開口は、前記バッテリーセルの直径を超えない大きさを有し得る。

【0041】

望ましくは、前記セル収容ユニットは、ハニカム状で配列され得る。

【0042】

望ましくは、前記バスバーアセンブリは、前記バッテリーセルアセンブリの上側に配置され得る。

【0043】

また、本発明は、自動車であって、上述したバッテリーパックを少なくとも一つ含む、自動車を提供する。

【0044】

さらに、本発明は、バッテリーパックであって、複数のバッテリーセルを含むバッテリーセルアセンブリと、相互に結合されて前記複数のバッテリーセルを支持するセル収容ユニット及びセル支持部と、前記バッテリーセルアセンブリ及び前記セル収容ユニットを覆うように満たされた充填部材と、を含む、バッテリーパックを提供する。

【0045】

望ましくは、前記セル支持部は、前記セル収容ユニットと垂直に結合され得る。

【0046】

望ましくは、前記セル収容ユニットは、最外郭の両側に前記バッテリーセルアセンブリの剛性を補強するための補強構造が備えられ得る。

【0047】

望ましくは、前記補強構造は、前記セル収容ユニットの外側に突出した角形凹凸構造で設けられ得る。

【0048】

望ましくは、前記補強構造は、前記バッテリーセルアセンブリの長手方向に沿って連続的に形成され得る。

【0049】

望ましくは、前記補強構造は、三角柱状または台形柱状であり得る。

【0050】

望ましくは、前記充填部材は、前記補強構造を覆うように満たされ得る。

【発明の効果】

【0051】

本発明によれば、エネルギー密度を向上させると共に剛性を確保できるバッテリーパック及びそれを含む自動車を提供することができる。

【0052】

また、本発明によれば、価格競争力及び製造効率を向上できるバッテリーパック及びそれを含む自動車を提供することができる。

【0053】

さらに、本発明によれば、冷却性能を向上できるバッテリーパック及びそれを含む自動車を提供することができる。

【0054】

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てはならない。

【図面の簡単な説明】

【0055】

【図1】本発明の一実施形態によるバッテリーパックを説明するための図である。

【図2】図１のバッテリーパックの分解斜視図である。

【図3】図２に示されたバッテリーセルアセンブリに含まれるバッテリーセルを説明するための図である。

【図4】バッテリーセルアセンブリに含まれるバッテリーセルの他の実施例を説明するための図である。

【図5】図２に示されたバスバーアセンブリの斜視図である。

【図6】図５に示されたバスバーアセンブリの連結バスバーの斜視図である。

【図7】図２に示されたクーリングユニットの斜視図である。

【図8】図７に示されたクーリングユニットの断面図である。

【図9】図２に示されたセル収容ユニットの斜視図である。

【図10】図２に示されたセル支持部の斜視図である。

【図11】図１０に示されたセル支持部の他の実施例による支持リブを説明するための図である。

【図12】図１に示されたバッテリーパックの充填部材を通じたパックケース構造の形成を説明するための図である。

【図13】セル収容ユニットの他の実施例を説明するための図である。

【図14】図１３に示されたセル収容ユニットの要部の拡大図である。

【図15】図１３のセル収容ユニットが備えられたバッテリーパックにおいて、充填部材を通じたパックケース構造の形成を説明するための図である。

【図16】本発明の他の一実施形態による自動車を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0056】

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とで本発明をより明確にする。後述する実施形態は発明の理解を助けるため例示的に示されるものであり、本発明が後述する実施形態から多様に変形されて実施できることを理解せねばならない。また、発明の理解を助けるため、添付された図面は、実際の縮尺ではなく、一部構成要素の寸法が誇張して示され得る。

【0057】

図１は本発明の一実施形態によるバッテリーパックを説明するための図であり、図２は図１のバッテリーパックの分解斜視図である。

【0058】

図１及び図２を参照すると、バッテリーパック１０は、エネルギー源として電気自動車またはハイブリッド自動車に備えられ得る。以下、このように電気自動車などに備えられるバッテリーパック１０について、関連図面を参照してより詳しく説明する。

【0059】

前記バッテリーパック１０は、バッテリーセルアセンブリ１００と、バスバーアセンブリ２００と、クーリングユニット３００と、セル収容ユニット４００とを含む。

【0060】

前記複数のバッテリーセル１５０は、二次電池であって、円筒形二次電池、パウチ型二次電池または角形二次電池であり得る。以下、本実施例では、前記複数のバッテリーセル１５０が円筒形二次電池であることに限定して説明する。

【0061】

図３は、図２に示されたバッテリーセルアセンブリに含まれるバッテリーセルを説明するための図である。

【0062】

図３及び図２を参照すると、前記複数のバッテリーセル１５０は、相互に電気的に接続されるように積層され得る。前記複数のバッテリーセル１５０は、上端部に正極１７５及び負極１７０が一緒に備えられ得る。具体的には、前記バッテリーセル１５０の正極１７５は前記バッテリーセル１５０の上端部の中央に備えられ、前記バッテリーセル１５０の負極１７０は前記バッテリーセル１５０の上端部の周縁に備えられ得る。

【0063】

本実施例の場合、このように前記複数のバッテリーセル１５０の前記正極１７５及び前記負極１７０が前記バッテリーセル１５０の一側（＋Ｚ軸方向）、具体的には、前記バッテリーセル１５０の上側（＋Ｚ軸方向）にすべて備えられるため、後述するバスバーアセンブリ２００との電気的接続がより容易になり得る。

【0064】

これにより、本実施例では、前記複数のバッテリーセル１５０の正極１７５及び前記負極１７０が両方とも同じ方向（＋Ｚ軸方向）に配置される構造を有するため、反対方向である両側にそれぞれ配置される構造よりも、後述するバスバーアセンブリ２００との連結構造をさらに単純化でき、このような電気的接続構造が占める体積も減らすことができる。

【0065】

したがって、本実施例では、前記バッテリーセル１５０と後述するバスバーアセンブリ２００との電気的接続構造を単純化させ、前記バッテリーパック１０の構造の小型化及びエネルギー密度の向上を具現することができる。

【0066】

以下、前記バッテリーセル１５０についてより具体的に説明する。

【0067】

前記バッテリーセル１５０は、電極組立体１６０、電池缶（負極）１７０及びトップキャップ（正極）１７５を含み得る。前記バッテリーセル１５０は、上述した構成要素の他にも、気密ガスケット１８０、集電プレート１８５、絶縁プレート１９０、及び連結プレート１９５をさらに含み得る。

【0068】

前記電極組立体１６０は、第１極性を有する第１電極板、第２極性を有する第２電極板、及び第１電極板と第２電極板との間に介在される分離膜を含む。前記電極組立体１６０は、ゼリーロール（ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）状であり得る。すなわち、前記電極組立体１６０は、第１電極板、分離膜、第２電極板を順次に少なくとも１回積層して形成された積層体を、巻取中心Ｃを基準にして巻き取ることで製造され得る。この場合、前記電極組立体１６０の外周面上には、前記電池缶１７０との絶縁のために分離膜が備えられ得る。前記第１電極板は正極板または負極板であり、第２電極板は第１電極板と反対極性を有する電極板に該当する。

【0069】

前記第１電極板は、第１電極集電体、及び第１電極集電体の一面または両面上に塗布された第１電極活物質を含む。前記第１電極集電体の幅方向（Ｚ軸に平行な方向）の一側端部には第１電極活物質が塗布されていない無地部が存在する。前記無地部は、第１電極タブ１６２として機能する。前記第１電極タブ１６２は、電池缶１７０内に収容された電極組立体１６０の高さ方向（Ｚ軸に平行な方向）の上部に備えられる。

【0070】

前記第２電極板は、第２電極集電体、及び第２電極集電体の一面または両面上に塗布された第２電極活物質を含む。前記第２電極集電体の幅方向（Ｚ軸に平行な方向）の他側端部には第２電極活物質が塗布されていない無地部が存在する。前記無地部は、第２電極タブ１６４として機能する。前記第２電極タブ１６４は、電池缶１７０内に収容された電極組立体１６０の高さ方向（Ｚ軸に平行な方向）の下部に備えられる。

【0071】

前記電池缶１７０は、上方に開口部が形成された円筒形の収容体であって、導電性を有する金属材質からなる。前記電池缶１７０は、上方開口部を通じて電極組立体１６０を収容し、電解質も一緒に収容する。

【0072】

前記電池缶１７０は、電極組立体１６０の第２電極タブ１６４と電気的に接続される。したがって、前記電池缶１７０は、第２電極タブ１６４と同じ極性を有する。本実施例において、前記電池缶１７０は前記負極１７０として機能することができる。

【0073】

前記電池缶１７０は、その上端に形成されたビーディング（ｂｅａｄｉｎｇ）部１７１及びクリンピング（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）部１７２を備える。前記ビーディング部１７１は、電極組立体１６０の上部に形成される。前記ビーディング部１７１は、電池缶１７０の外周面を押し込んで形成する。前記ビーディング部１７１は、電池缶１７０の幅と対応するサイズを有する電極組立体１６０が電池缶１７０の上端開口部から抜け出ることを防止し、トップキャップ１７５が載置される支持部として機能することができる。

【0074】

前記電池缶１７０のビーディング部１７１の上面周縁１７３は、後述するバスバーアセンブリ２００の負極連結部２４８のガイド溝２４９に嵌め込まれるか又は接触して配置され得る。これは、後述するバスバーアセンブリ２００と負極１７０として機能する前記電池缶１７０との電気的接続のための溶接工程の際、溶接工程をより容易にするためである。

【0075】

前記クリンピング部１７２は、ビーディング部１７１の上部に形成される。前記クリンピング部１７２は、ビーディング部１７１上に配置されるトップキャップ１７５の外周面、そしてトップキャップ１７５の上面の一部を囲むように延長されて折り曲げられた形態を有する。

【0076】

前記トップキャップ１７５は、伝導性を有する金属材質からなる部品であり、前記電池缶１７０の上端開口部を覆う。前記トップキャップ１７５は、電極組立体１６０の第１電極タブ１６２と電気的に接続され、電池缶１７０とは電気的に絶縁される。したがって、前記トップキャップ１７５は、前記バッテリーセル１５０の正極１７５として機能することができる。

【0077】

前記トップキャップ１７５は、電池缶１７０に形成されたビーディング部１７１上に載置され、クリンピング部１７２によって固定される。前記トップキャップ１７５と前記電池缶１７０のクリンピング部１７２との間には、前記電池缶１７０の気密性を確保し、電池缶１７０とトップキャップ１７５との間の電気的絶縁のため、気密ガスケット１８０が介在され得る。

【0078】

前記トップキャップ１７５は、その中心部から上方に突設された突出部を備え得る。前記突出部は、バスバーなどの電気的接続部品との接触が容易になるようにガイドすることができる。

【0079】

前記集電プレート１８５は、電極組立体１６０の上部に結合される。前記集電プレート１８５は導電性を有する金属材質からなり、第１電極タブ１６２と連結される。前記集電プレート１８５にはリード１８７が連結され、リード１８７は電極組立体１６０の上方に延びてトップキャップ１７５に直接結合されるか又はトップキャップ１７５の下面に結合される連結プレート１９５に結合され得る。

【0080】

前記集電プレート１８５は、第１電極タブ１６２の端部に結合される。前記第１電極タブ１６２と集電プレート１８５との間の結合は、例えばレーザー溶接によって行われ得る。前記レーザー溶接は、集電プレート１８５の母材を部分的に溶融させる方式で行われてもよく、集電プレート１８５と第１電極タブ１６２との間に溶接のための半田を介在させた状態で行われてもよい。この場合、前記半田は、集電プレート１８５及び第１電極タブ１６２と比べてさらに低い融点を有し得る。

【0081】

前記集電プレート１８５は、電極組立体１６０の下面にも結合され得る。この場合、前記集電プレート１８５の一面は電極組立体１６０の第２電極タブ１６４と溶接によって結合され、他面は電池缶１７０の内側底面上に溶接によって結合され得る。前記電極組立体１６０の下面に結合される集電プレート１８５と第２電極タブ１６４との間の結合構造は、上述した電極組立体１６０の上面に結合される集電プレート１８５と実質的に同一である。

【0082】

前記絶縁プレート１９０は、電極組立体１６０の上端とビーディング部１７１との間、または、電極組立体１６０の上部に結合された集電プレート１８５とビーディング部１７１との間に配置され、第１電極タブ１６２と電池缶１７０との接触または集電プレート１８５と電池缶１７０との接触を防止する。

【0083】

前記絶縁プレート１９０は、集電プレート１８５から又は第１電極タブ１６２から上方に延長されるリード１８７が引き出されるリード孔１９３を備える。前記リード１８７は、リード孔１９３を通って上方に引き出されて、連結プレート１９５の下面またはトップキャップ１７５の下面に結合される。

【0084】

上述したように、本発明の一実施例によるバッテリーセル１５０は、電池缶１７０の長手方向（図２のＺ軸に平行な方向）において、上側に備えられるトップキャップ１７５及び電池缶１７０の上面周縁１７３をそれぞれ正極１７５及び負極１７０として活用可能な構造を有する。したがって、本発明の一実施例によるバッテリーセル１５０は、複数個を電気的に接続させる場合において、バスバーアセンブリ２００などの電気的接続部品をバッテリーセル１５０の一側のみに配置可能であり、これにより構造の単純化及びエネルギー密度の向上をもたらすことができる。

【0085】

図４は、バッテリーセルアセンブリに含まれるバッテリーセルの他の実施例を説明するための図である。

【0086】

本実施例によるバッテリーセル１５５は、上述した実施例の前記バッテリーセル１５０と類似するため、上述した実施例と実質的に同一または類似の構成については重なる説明を省略し、以下、上述した実施例との相違点を中心に説明する。

【0087】

図４を参照すると、バッテリーセル１５５は、上述したバッテリーセル１５０の構成の他に、金属ワッシャー１９７及び絶縁ワッシャー１９９をさらに含み得る。

【0088】

前記金属ワッシャー１９７は、伝導性を有する金属材質からなり、その中心部に孔が形成された略円盤状の部品である。前記金属ワッシャー１９７は、電池缶１７０のクリンピング部１７２上に結合される。前記金属ワッシャー１９７とクリンピング部１７２との間の結合は、例えばレーザー溶接によって行われ得る。

【0089】

前記金属ワッシャー１９７は、トップキャップ１７５とは電気的に絶縁される。前記金属ワッシャー１９７の中心部に形成された孔を通ってトップキャップ１７５が露出し、金属ワッシャー１９７とトップキャップ１７５の中央部分に形成された突出部とは互いに離隔する。また、前記金属ワッシャー１９７は、トップキャップ１７５の突出部を除いた他の部分と上下に離隔する。したがって、前記金属ワッシャー１９７は、第２電極タブ１６４及び電池缶１７０と電気的に接続され、前記バッテリーセル１５５の負極として機能することができる。

【0090】

前記金属ワッシャー１９７の幅Ｄ２は、電池缶１７０のクリンピング部１７２の上面の幅Ｄ１よりも広く形成される。これは、複数のバッテリーセル１５５を接続するためにバスバーアセンブリ２００などの電気的接続部品を金属ワッシャー１９７に結合させる場合において、電気的接続部品と金属ワッシャー１９７との結合面積を拡大するためである。このように、電気的接続部品と金属ワッシャー１９７との間の結合面積が拡がることで、溶接工程が円滑に行われ、二つの部品間の締結力が向上し、結合部位での電気抵抗を減少させることができる。

【0091】

前記絶縁ワッシャー１９９は、トップキャップ１７５と金属ワッシャー１９７との間に介在される。前記絶縁ワッシャー１９９は、絶縁性を有する材質からなる。本発明の一実施例によるバッテリーセル１５５において、前記トップキャップ１７５は正極として機能し、金属ワッシャー１９７は負極として機能するため、トップキャップ１７５と金属ワッシャー１９７とは電気的絶縁状態を維持しなければならない。したがって、このような絶縁状態を安定的に維持するため、絶縁ワッシャー１９９が適用されることが有利である。

【0092】

前記絶縁ワッシャー１９９は、金属ワッシャー１９７の下面とトップキャップ１７５との間に介在される。上述したように、前記金属ワッシャー１９７は、クリンピング部１７２の上面の幅Ｄ１よりも広い幅Ｄ２を有し、クリンピング部１７２からトップキャップ１７５の中央部分の突出部に向かって延長される形態を有する。したがって、前記絶縁ワッシャー１９９は、金属ワッシャー１９７の中心部に形成された孔の内側面とトップキャップ１７５の突出部とが接触しないように、金属ワッシャー１９７の中心部に形成された孔の内側面を覆うように延長された形態を有し得る。

【0093】

前記絶縁ワッシャー１９９が樹脂材質からなる場合、絶縁ワッシャー１９９は熱融着によって金属ワッシャー１９７及びトップキャップ１７５と結合され得る。この場合、前記絶縁ワッシャー１９９と金属ワッシャー１９７との結合界面及び絶縁ワッシャー１９９とトップキャップ１７５との結合界面における気密性が強化できる。

【0094】

以下、このような複数のバッテリーセル１５０の電気的接続のための前記バスバーアセンブリ２００についてより具体的に説明する。

【0095】

図５は図２に示されたバスバーアセンブリの斜視図であり、図６は図５に示されたバスバーアセンブリの連結バスバーの斜視図である。

【0096】

図５及び図６を参照すると、前記バスバーアセンブリ２００は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の上側（＋Ｚ軸方向）に備えられ、前記複数のバッテリーセル１５０と電気的に接続され得る。前記バスバーアセンブリ２００の電気的接続は、並列及び／または直列接続であり得る。

【0097】

このようなバスバーアセンブリ２００は、前記複数のバッテリーセル１５０（図２を参照）の前記正極１７５（図３を参照）及び前記負極１７０（図３を参照）と電気的に接続され、外部充放電ラインなどとコネクタ２６０、２７０などを通じて電気的に接続され得る。

【0098】

以下、前記バスバーアセンブリ２００の構成についてより詳しく説明する。

【0099】

前記バスバーアセンブリ２００は、一対のメインバスバー２１０、２２０、連結バスバー２３０、クーリングユニット挿入スリット２５０、及び一対のコネクタ２６０、２７０を含み得る。

【0100】

前記一対のメインバスバー２１０、２２０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００と電気的に接続され、外部充放電ラインと連結されるコネクタ２６０、２７０を備え得る。

【0101】

このような一対のメインバスバー２１０、２２０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００のバッテリーセル１５０のうちの最外郭の両側（Ｘ軸方向）に配置されるバッテリーセル１５０と電気的に接続され得る。具体的には、前記一対のメインバスバー２１０、２２０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の長手方向（Ｘ軸方向）において、それぞれ最外郭に配置されるバッテリーセル１５０と電気的に接続され得る。

【0102】

前記一対のメインバスバー２１０、２２０は、メイン正極バスバー（メインバスバー）２１０及びメイン負極バスバー（メインバスバー）２２０を含み得る。

【0103】

前記メイン正極バスバー２１０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の上側（＋Ｚ軸方向）において前記バスバーアセンブリ２００の一側（－Ｘ軸方向）に配置され得る。このようなメイン正極バスバー２１０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の最外郭の一側（－Ｘ軸方向）に配置されるバッテリーセル１５０の正極１７５と電気的に接続され得る。電気的接続は、レーザー溶接や超音波溶接のような電気的接続のための溶接工程などを通じて行われ得る。

【0104】

前記メイン正極バスバー２１０には、前記充放電ラインとの連結のための後述する正極コネクタ（コネクタ）２６０が備えられ得る。前記正極コネクタ２６０は、前記メイン正極バスバー２１０の一側（－Ｘ軸方向）に突設され得る。

【0105】

前記メイン負極バスバー２２０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の上側（＋Ｚ軸方向）において前記バスバーアセンブリ２００の他側（＋Ｘ軸方向）に配置され得る。このようなメイン負極バスバー２２０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の最外郭の他側（＋Ｘ軸方向）に配置されるバッテリーセル１５０の負極１７０と電気的に接続され得る。電気的接続は、レーザー溶接や超音波溶接のような電気的接続のための溶接工程などを通じて行われ得る。

【0106】

前記メイン負極バスバー２２０には、前記充放電ラインとの連結のための後述する負極コネクタ（コネクタ）２７０が備えられ得る。前記負極コネクタ２７０は、前記メイン負極バスバー２２０の他側（＋Ｘ軸方向）に突設され得る。

【0107】

前記連結バスバー２３０は、前記複数のバッテリーセル１５０の電気的接続のためのものであって、複数個備えられ得る。前記複数の連結バスバー２３０は、前記一対のメインバスバー２１０、２２０と電気的に接続され、前記複数のバッテリーセル１５０の前記正極１７５及び前記負極１７０と接続され得る。

【0108】

前記複数の連結バスバー２３０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って相互に所定の距離だけ離隔して配置され得る。さらに、前記複数の連結バスバー２３０は、前記バスバーアセンブリ２００の長手方向（Ｘ軸方向）において、前記メイン正極バスバー２１０と前記メイン負極バスバー２２０との間に配置され得る。

【0109】

前記複数の連結バスバー２３０はそれぞれ、レイヤボディ２４２及び電極連結部２４６、２４８を含み得る。

【0110】

前記レイヤボディ２４２は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って所定の長さで形成され得る。このようなレイヤボディ２４２は、前記バッテリーセル１５０との電気的接続のため、前記バッテリーセルアセンブリ１００の幅方向（Ｙ軸方向）におけるバッテリーセル１５０の配置構造に対応する形状で備えられ得る。

【0111】

前記レイヤボディ２４２は、導電性材質からなり得る。例えば、前記レイヤボディ２４２は、金属材質、例えばアルミニウムまたは銅材質からなり得る。しかし、これに限定されず、前記レイヤボディ２４２は、電気的接続のためのその他の材質を含んでもよい。

【0112】

前記レイヤボディ２４２の底部には、支持レイヤが備えられ得る。前記支持レイヤは、前記レイヤボディ２４２の底部（－Ｚ軸方向）に備えられ、前記レイヤボディ２４２を支持することができる。このような支持レイヤは、前記レイヤボディ２４２に対応する形状を有し得、前記レイヤボディ２４２の底部（－Ｚ軸方向）に接触して固定され得る。

【0113】

前記支持レイヤは、前記複数のバッテリーセル１５０と前記レイヤボディ２４２との間の短絡を防止できるように絶縁材質からなり得る。例えば、前記支持レイヤは、ポリイミドフィルムを含み得る。しかし、これに限定されず、前記支持レイヤが絶縁材質からなるその他の絶縁部材を含み得ることは勿論である。

【0114】

前記電極連結部２４６、２４８は、前記レイヤボディ２４２から突出し、前記バッテリーセル１５０の正極１７５及び負極１７０と連結され得る。具体的には、前記電極連結部２４６、２４８は、正極連結部（電極連結部）２４６及び負極連結部（電極連結部）２４８を含み得る。

【0115】

前記正極連結部２４６は、複数個備えられ、前記レイヤボディ２４２の一側（＋Ｘ軸方向）に所定の大きさで突出し、前記レイヤボディ２４２の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って相互に所定の距離だけ離隔して配置され得る。

【0116】

前記複数の正極連結部２４６は、前記バスバーアセンブリ２００の下側（－Ｚ軸方向）に配置される前記バッテリーセルアセンブリ１００の前記バッテリーセル１５０の前記正極１７５と電気的に接続され得る。電気的接続は、レーザー溶接や超音波溶接のような電気的接続のための溶接工程などを通じて行われ得る。

【0117】

前記負極連結部２４８は、複数個備えられ、前記レイヤボディ２４２の他側（－Ｘ軸方向）に所定の大きさで突出し、前記レイヤボディ２４２の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って相互に所定の距離だけ離隔して配置され得る。

【0118】

前記複数の負極連結部２４８は、前記バスバーアセンブリ２００の下側（－Ｚ軸方向）に配置される前記バッテリーセルアセンブリ１００の前記バッテリーセル１５０の前記負極１７０と電気的に接続され得る。電気的接続は、レーザー溶接や超音波溶接のような電気的接続のための溶接工程などを通じて行われ得る。

【0119】

前記クーリングユニット挿入スリット２５０は、メインバスバー２２０に備えられ、後述するクーリングユニット３００の一端部３７０を通過させ得る。具体的には、クーリングユニット挿入スリット２５０は、前記メイン負極バスバー２２０に複数個備えられ、後述するクーリングユニット３００の冷却水流出入部（一端部）３７０を通過させ得る。後述する冷却水流出入部３７０は、前記クーリングユニット挿入スリット２５０を通過して、後述するコネクタ２７０と共に、前記メインバスバー２２０の前方（＋Ｘ軸方向）に露出するように配置され得る。

【0120】

前記一対のコネクタ２６０、２７０は、外部充放電ラインとの連結のためのものであって、正極コネクタ２６０及び負極コネクタ２７０を含み得る。前記正極コネクタ２６０は前記メイン正極バスバー２１０の一側（－Ｘ軸方向）に突設され、前記負極コネクタ２７０は前記メイン負極バスバー２２０の他側（＋Ｘ軸方向）に突設され得る。

【0121】

図２をさらに参照すると、前記クーリングユニット３００は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の冷却のためのものであって、前記バスバーアセンブリ２００の下側（－Ｚ軸方向）に配置され、前記バッテリーセルアセンブリ１００の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って前記複数のバッテリーセル１５０同士の間に配置され得る。

【0122】

このようなクーリングユニット３００は、複数個備えられ得る。

【0123】

前記複数のクーリングユニット３００は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の幅方向（Ｙ軸方向）において、前記複数のバッテリーセル１５０と対向するように配置され得る。ここで、前記複数のクーリングユニット３００は、冷却性能を高めるため、対向するバッテリーセル１５０と接触するように配置され得る。

【0124】

以下、このようなクーリングユニット３００についてより具体的に説明する。

【0125】

図７は図２に示されたクーリングユニットの斜視図であり、図８は図７に示されたクーリングユニットの断面図である。

【0126】

図７、図８、及び図２をさらに参照すると、前記クーリングユニット３００は、冷却チューブ３１０、冷却流路３５０、及び冷却水流出入部３７０を含み得る。

【0127】

前記冷却チューブ３１０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の長さで形成され、前記複数のバッテリーセル１５０同士の間に配置され、内部に後述する冷却水の循環のための冷却流路３５０が設けられ得る。

【0128】

前記冷却チューブ３１０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の幅方向（Ｙ軸方向）において、対向する前記複数のバッテリーセル１５０の外面に対応する形状で形成され得る。

【0129】

このような冷却チューブ３１０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の幅方向（Ｙ軸方向）に向かって凹凸状に形成される複数の凸部３１２と凹部３１６とが、前記バッテリーセルアセンブリの長手方向（Ｘ軸方向）に沿って交互に配置されるように形成され得る。

【0130】

前記冷却チューブ３１０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の冷却性能をさらに高めるため、前記複数のバッテリーセル１５０の外面に接触するように配置され得る。このような冷却チューブ３１０は、後述する充填部材５００または別途の接着部材などを通じて前記複数のバッテリーセル１５０に接着固定され得る。

【0131】

前記冷却流路３５０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の冷却のための冷却水を循環させ、前記冷却チューブ３１０内に備えられ、後述する冷却水流出入部３７０と連通するように連結され得る。

【0132】

このような冷却流路３５０は、上側流路３５２、下側流路３５４、及び連結流路３５６を含み得る。

【0133】

前記上側流路３５２は、前記バスバーアセンブリ２００の近くに備えられるように前記冷却チューブ３１０の上側に配置され、前記冷却チューブ３１０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の長さで形成され得る。このような上側流路３５２は、前記冷却水流出入部３７０の前記冷却水供給ポート３７４と連通するように連結され得る。

【0134】

前記上側流路３５２は、少なくとも一つ備えられ得る。以下、本実施例では、冷却性能の確保のため、前記上側流路３５２が複数個備えられることに限定して説明する。

【0135】

前記下側流路３５４は、少なくとも一つの前記上側流路３５２と離隔して前記冷却チューブ３１０の下側（－Ｚ軸方向）に配置され、前記冷却チューブ３１０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の長さで形成され得る。このような下側流路３５４は、前記冷却水流出入部３７０の前記冷却水排出ポート３７６と連通するように連結され得る。

【0136】

前記下側流路３５４は、少なくとも一つ備えられ得る。以下、本実施例では、冷却性能の確保のため、前記下側流路３５４が複数個備えられることに限定して説明する。

【0137】

前記連結流路３５６は、少なくとも一つの前記上側流路、本実施例の場合、複数の上側流路３５２と、少なくとも一つの前記下側流路、本実施例の場合、複数の下側流路３５４とを連結し得る。

【0138】

前記連結流路３５６は、前記冷却流路３５０を最大限に確保できるように、前記冷却水流出入部３７０の反対側である前記冷却チューブ３１０の他端部（＋Ｘ軸方向）に備えられ得る。

【0139】

本実施例の場合、前記冷却流路３５０における冷却水循環の際、前記冷却水供給ポート３７４から供給された冷却水が前記バスバーアセンブリ２００の近くに配置される前記上側流路３５２にまず供給された後、前記連結流路３５６、前記下側流路３５４を通って前記冷却水排出ポート３７６側に流動する。

【0140】

これにより、本実施例では、前記バッテリーパック１０内において相対的に高い温度分布を有する前記バスバーアセンブリ２００の付近領域に冷たい冷却水が優先的に供給されるため、前記バッテリーセルアセンブリ１００の冷却性能を著しく向上させることができる。

【0141】

前記冷却水流出入部３７０は、前記冷却チューブ３１０の前記冷却流路３５０と連通するように前記冷却チューブ３１０と連結され得る。このような冷却水流出入部３７０は、前記クーリングユニット挿入スリット２５０を通過して外部冷却ラインと連通するように連結され得る。

【0142】

前記冷却水流出入部３７０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の長手方向（Ｘ軸方向）において一側面（＋Ｘ軸方向）に備えられ得る。前記冷却水流出入部３７０と連結される前記冷却チューブ３１０は、前記冷却水流出入部３７０から前記バッテリーセルアセンブリ１００の長手方向（Ｘ軸方向）において前記バッテリーセルアセンブリ１００の他側面（－Ｘ軸方向）に向かって所定の長さで形成され得る。

【0143】

前記冷却水流出入部３７０は、流出入部ボディ３７２、冷却水供給ポート３７４、及び冷却水排出ポート３７６を含み得る。

【0144】

前記流出入部ボディ３７２は、前記冷却チューブ３１０の一端部（＋Ｘ軸方向）と連結され得る。前記流出入部ボディ３７２の上側（＋Ｚ軸方向）には、後述する連結パイプ３９０が備えられ得る。

【0145】

前記冷却水供給ポート３７４は、前記流出入部ボディ３７２に備えられ、前記上側流路３５２と連通するように連結され得る。このような冷却水供給ポート３７４は、前記外部冷却ラインと連通するように連結され得る。

【0146】

前記冷却水排出ポート３７６は、前記流出入部ボディ３７２に備えられ、前記下側流路３５４と連通するように連結され得る。このような冷却水排出ポート３７６は、前記冷却水供給ポート３７４と所定の距離だけ離隔して配置され、前記外部冷却ラインと連通するように連結され得る。

【0147】

図２をさらに参照すると、前記セル収容ユニット４００は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の剛性を確保するためのものであって、ハニカム状で配列され得る。前記セル収容ユニット４００は、前記クーリングユニット３００及び前記バッテリーセルアセンブリ１００を少なくとも部分的に囲むように配置され得る。このようなセル収容ユニット４００は、前記クーリングユニット３００と共に前記複数のバッテリーセル１５０を区画することができる。

【0148】

図９は、図２に示されたセル収容ユニットの斜視図である。

【0149】

図９及び図２をさらに参照すると、前記セル収容ユニット４００は、最外郭の両側に前記バッテリーセルアセンブリ１００の剛性を補強するための補強構造が備えられ得る。

【0150】

前記補強構造は、前記セル収容ユニットの外側に突出した角形凹凸構造で設けられ得る。例えば、前記補強構造は三角柱状または台形柱状であり得る。すなわち、本実施例では、前記補強構造が備えられた前記セル収容ユニット４００の最外郭の両側が、曲面形状ではなく、突出した角形凹凸構造で形成され得る。このような補強構造は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って連続的に形成され得る。もし、最外郭面を凹をなした曲面で形成する場合、最外郭側のセル収容ユニット４００の厚さが減少して剛性確保の面で不利であり、凸をなした曲面で形成する場合、最外郭面が厚くなって最外郭側で適切なレジン注入量を確保し難くなるおそれがある。本実施例では、上述した角形凹凸構造を通じて、剛性確保とともに最外郭側でも最適のレジン注入量を確保することができる。

【0151】

前記セル収容ユニット４００は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の長さで形成され、前記バッテリーセル１５０の少なくとも一側面を覆う少なくとも一つの収容部材４５０を含み得る。このような少なくとも一つの収容部材４５０は、対向する複数のバッテリーセル１５０を収容できるように、対向するバッテリーセル１５０の外面に対応する形状を有し得る。

【0152】

前記収容部材４５０は、複数個備えられ、前記複数の収容部材４５０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って相互に所定の距離だけ離隔して配置され得る。

【0153】

前記複数の収容部材４５０同士の間には前記クーリングユニット３００が配置され得る。具体的には、前記クーリングユニット３００は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の幅方向（Ｙ軸方向）において、前記複数の収容部材４５０同士の間に配置され得る。より具体的には、前記クーリングユニット３００の前記複数の冷却チューブ３１０（図７を参照）が前記複数の収容部材４５０同士の間に配置され得る。

【0154】

このような複数の収容部材４５０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００及び前記クーリングユニット３００の剛性を確保すると同時に、前記バッテリーパック１０内で所定の空間を占めることで、後述する充填部材５００の注入量を減らすことができる。後述するシリコーン樹脂を含む充填部材５００の場合、相対的に高価であるため、前記複数の収容部材４５０を通じてシリコーン樹脂の注入量を減らすことで、前記バッテリーパック１０の製造時の価格競争力をさらに確保することができる。

【0155】

それぞれの収容部材４５０は、複数のセル収容部４５５を含み得る。

【0156】

前記複数のセル収容部４５５は、対向するバッテリーセル１５０を少なくとも部分的に収容するためのものであって、前記収容部材４５０内に前記バッテリーセル１５０を収容するとき、対向するバッテリーセル１５０に対応する位置に対応する個数で設けられ得る。

【0157】

前記複数のセル収容部４５５は、対向するバッテリーセル１５０の外面に対応する形状を有し、対向するバッテリーセル１５０の外面を少なくとも部分的に収容できるように、所定の深さを有するように形成され得る。具体的には、前記複数のセル収容部４５５は、所定の深さを有するように凹状に形成され得、対向するバッテリーセル１５０の外側面に対応する形状を有し得る。

【0158】

前記複数のセル収容部４５５に前記バッテリーセル１５０を収容するとき、前記バッテリーセル１５０の固定力を高めるため、前記バッテリーセル１５０と前記セル収容部４５５との間には接着剤が塗布され得る。一方、ここで、前記接着剤は、所定の接着力を有する接着物質や接着テープであり得、後述する充填部材５００を接着剤として用いてもよい。すなわち、前記接着剤は、ポッティング樹脂を含み得る。

【0159】

一方、最外郭に配置される収容部材４５０の間に配置される収容部材４５０には、前記複数のセル収容部４５５が幅方向（Ｙ軸方向）の両側に備えられ得る。ここで、各収容部材４５０の幅方向（Ｙ）の両側に設けられるセル収容部４５５は、前記収容部材４５０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って互いにずれて配置され得る。これは、円筒形のバッテリーセル１５０の収容個数を最大限に確保するためである。

【0160】

図２をさらに参照すると、前記充填部材５００は、前記バッテリーパック１０の高さ方向（Ｚ軸方向）において、前記クーリングユニット３００と前記複数のバッテリーセル１５０との間の空間に満たされ得る。

【0161】

一方、図２においては、理解の便宜上、前記充填部材５００が直方体状の点線で示されているが、前記充填部材５００は、前記クーリングユニット３００と前記複数のバッテリーセル１５０との間の空間にすべて満たされ得る。

【0162】

このような充填部材５００は、前記バッテリーセル１５０の熱暴走を防止し、前記バッテリーセル１５０をより安定的に固定し、前記複数のバッテリーセル１５０の熱分散効率を高めて前記バッテリーセル１５０の冷却性能をさらに向上させることができる。

【0163】

前記充填部材５００は、ポッティング樹脂（ｐｏｔｔｉｎｇ ｒｅｓｉｎ）を含み得る。前記ポッティング樹脂は、緩いレジン物質を前記複数のバッテリーセル１５０側に注入して硬化させることで形成し得る。ここで、前記レジン物質の注入は、前記複数のバッテリーセル１５０の熱損傷を防止するため、約１５℃～２５℃の常温状態で行われ得る。

【0164】

具体的には、前記充填部材５００は、シリコーン樹脂を含み得る。しかし、これに限定されず、前記充填部材５００は、前記シリコーン樹脂の他にも、前記バッテリーセル１５０の固定及び熱分散効率を向上可能なその他のレジン物質を含んでもよい。

【0165】

より具体的には、前記充填部材５００は、前記バッテリーセル１５０において前記冷却チューブ３１０と接触していない部分を覆うことで、前記バッテリーセル１５０の熱平衡をガイドし、前記バッテリーセル１５０の冷却のバラツキを防止して前記バッテリーセル１５０の局所的な退化を防止することができる。また、バッテリーセル１５０の局所的な退化を防止することで、前記バッテリーセル１５０の安全性も著しく向上することができる。

【0166】

また、前記充填部材５００は、前記複数のバッテリーセル１５０のうちの少なくとも一つの特定のバッテリーセル１５０で異常状況による破損などが発生したとき、隣接したバッテリーセル１５０側への通電を防止する絶縁体の役割を果たすことができる。

【0167】

また、前記充填部材５００は、高い比熱性能を有する材質を含み得る。これにより、前記充填部材５００は、熱容量（ｔｈｅｒｍａｌ ｍａｓｓ）を増加させて、前記バッテリーセル１５０の急速充放電などのような状況でも前記バッテリーセル１５０の温度上昇を遅延させることで、前記バッテリーセル１５０の急激な温度上昇を防止することができる。

【0168】

また、前記充填部材５００は、ガラスバブル（ｇｌａｓｓ ｂｕｂｂｌｅ）を含み得る。前記ガラスバブルは、前記充填部材５００の比重を低めて重量に対するエネルギー密度を高めることができる。

【0169】

また、前記充填部材５００は、高い耐熱性能を有する材質を含み得る。これにより、前記充填部材５００は、前記複数のバッテリーセル１５０のうちの少なくとも一つの特定のバッテリーセル１５０で過熱などによる熱的イベントが発生したとき、隣接したバッテリーセル側への熱暴走を効果的に防止することができる。

【0170】

また、前記充填部材５００は、高い難燃性能を有する材質を含み得る。これにより、前記充填部材５００は、前記複数のバッテリーセル１５０のうちの少なくとも一つの特定のバッテリーセル１５０で過熱などによる熱的イベントが発生したとき、火災発生の危険性を最小化することができる。

【0171】

前記充填部材５００は、前記バッテリーセル１５０の他にも、前記バスバーアセンブリ２００にも満たされ得る。具体的には、前記充填部材５００は、前記バスバーアセンブリ２００を少なくとも部分的に覆うように前記バスバーアセンブリ２００に満たされ得る。

【0172】

ここで、前記充填部材５００は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の上下方向（Ｚ軸方向）において、前記バスバーアセンブリ２００と前記バッテリーセル１５０との間に断絶空間や離隔空間なしに、前記バスバーアセンブリ２００と前記バッテリーセル１５０との間に連続的に満たされ得る。

【0173】

このような充填部材５００は、前記複数のバッテリーセル１５０と前記バスバーアセンブリ２００とをより安定的に固定することができる。さらに、前記充填部材５００は、熱的イベントなどによって前記バッテリーセル１５０の上側で火炎などが発生しても、隣接した周辺のバッテリーセル１５０及び前記バスバーアセンブリ２００側への火炎と熱の拡散を効果的に防止することができる。

【0174】

このように、本実施例による前記充填部材５００は、前記バッテリーセル１５０と前記バスバーアセンブリ２００とに断絶することなく連続的に満たされるため、前記バッテリーセル１５０と前記バスバーアセンブリ２００との間の領域で熱分散のバラツキがなく均一な熱分散を具現し、前記バッテリーパック１０の冷却性能を著しく高めることができる。

【0175】

さらに、前記充填部材５００は、後述するセル収容ユニット４００をすべて覆うように満たされ得る。ここで、前記充填部材５００は、前記バッテリーセル１５０、前記バスバーアセンブリ２００、及び前記セル収容ユニット４００に断絶することなく連続的に満たされ得る。これにより、前記バッテリーパック１０の冷却性能をさらに向上させることができる。また、前記充填部材５００は、前記セル収容ユニット４００の補強構造を覆うように満たされ得る。

【0176】

また、前記充填部材５００は、後述するセル支持部６００を少なくとも部分的に覆うように満たされ得る。ここで、前記充填部材５００は、前記バッテリーセル１５０、前記バスバーアセンブリ２００、前記クーリングユニット３００及び前記セル収容ユニット４００に断絶することなく連続的に満たされ得る。これにより、前記バッテリーパック１０の冷却性能がさらに向上することができる。

【0177】

ここで、前記充填部材５００は、前記バッテリーセル１５０、前記バスバーアセンブリ２００、前記クーリングユニット３００、前記セル収容ユニット４００及び前記セル支持部６００に断絶することなく連続的に満たされ得る。これにより、前記バッテリーパック１０の冷却性能がさらに向上することができる。

【0178】

また、前記充填部材５００は、前記バッテリーセル１５０同士の間をすべて充填するように満たされるため、特定バッテリーセルに熱的イベントが発生したとき、隣接したバッテリーセル１５０側への熱暴走の拡散を効果的に防止することができる。

【0179】

図２をさらに参照すると、前記バッテリーパック１０は、セル支持部６００をさらに含み得る。

【0180】

前記セル支持部６００は、前記セル収容ユニット４００の下側に備えられ、前記バッテリーセルアセンブリ１００及び前記クーリングユニット３００を支持することができる。このようなセル支持部６００は、前記セル収容ユニット４００と共に前記バッテリーセルアセンブリ１００を支持することができる。具体的には、前記セル支持部６００は前記バッテリーセル１５０の底部を支持し、前記セル収容ユニット４００は前記バッテリーセル１５０の側面部を支持することができる。

【0181】

前記セル支持部６００は、前記セル収容ユニット４００に垂直に配置され得る。具体的には、前記セル支持部６００は、前記セル収容ユニット４００と垂直に結合され、前記セル収容ユニット４００と共に前記バッテリーパック１０の剛性を確保することができる。

【0182】

以下、このようなセル支持部６００についてより具体的に説明する。

【0183】

図１０は図２に示されたセル支持部の斜視図であり、図１１は図１０に示されたセル支持部の他の実施例による支持リブを説明するための図である。

【0184】

図１０を参照すると、前記セル支持部６００は、セル載置部６１０及び支持リブ６３０を含み得る。

【0185】

前記セル載置部６１０には、前記複数のバッテリーセル１５０が載置されるか又は挿着され得る。

【0186】

具体的には、前記セル載置部６１０は、所定の大きさの開口で形成され、前記複数のバッテリーセル１５０の個数に対応するように複数個備えられ得る。ここで、前記開口は、前記バッテリーセル１５０の直径を超えない大きさを有し得る。前記セル載置部６１０は、前記バッテリーセル１５０の支持をガイドすると共に、前記開口を通じて前記バッテリーセル１５０の底部のベント部からのガス排出をより円滑に且つ迅速にガイドすることができる。

【0187】

前記支持リブ６３０は、前記セル支持部６００の上面に備えられ、前記セル収容ユニット４００の底部を支持するように所定の高さで突出し得る。このような支持リブ６３０は、前記バッテリーセルアセンブリ１００の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の長さで形成され得る。

【0188】

前記支持リブ６３０は、複数個備えられ、複数の支持リブ６３０同士の間には、前記クーリングユニット３００、具体的には、前記クーリングユニット３００の前記冷却チューブ３１０が配置され得る。これにより、前記冷却チューブ３１０は、前記セル支持部６００の上面で前記支持リブ６３０同士の間に載置され得る。ここで、前記冷却チューブ３１０の底面は、前記支持リブ６３０と段差を設けて配置され得る。したがって、前記支持リブ６３０は、前記冷却チューブ３１０において振動のような流動が発生しても、前記支持リブ６３０の外側へと前記冷却チューブ３１０が離脱することなどを効果的に防止することができる。

【0189】

前記複数の支持リブ６３０には、前記セル収容ユニット４００の底部が載置され得る。前記複数の支持リブ６３０の上面には、前記セル収容ユニット４００をより安定的に支持できるように、熱接着剤などの接着部材が塗布され得る。

【0190】

図１１を参照すると、前記セル支持部６０５の複数の支持リブ６５０には、前記セル収容ユニット４００の底部が挿入される所定の深さの挿入溝６５５が備えられ得る。

【0191】

前記挿入溝６５５は、前記セル支持部６０５の上側（＋Ｚ軸方向）に突出した支持リブ６５０の内部に所定の深さで備えられ得、前記セル収容ユニット４００の底部が挿入可能な大きさを有し得る。前記セル収容ユニット４００は、前記セル支持部６０５に固定されるとき、前記支持リブ６５０の前記挿入溝６５５に挿入されることで、より安定的な前記セル支持部６０５への固定が可能である。

【0192】

図１２は、図１に示されたバッテリーパックの充填部材を通じたパックケース構造の形成を説明するための図である。

【0193】

図１２を参照すると、作業者などは、レジン注入装置Ｉを用いて前記充填部材５００を注入及び塗布することで、前記レジン物質を含む前記充填部材５００を通じて前記バッテリーパック１０のパックケースを形成し得る。ここで、前記充填部材５００は、前記シリコーン樹脂を含み得る。

【0194】

このとき、前記充填部材５００をより円滑に注入及び塗布するため、前記バッテリーセルアセンブリ１００、前記バスバーアセンブリ２００、前記クーリングユニット３００、前記セル収容ユニット４００、及び前記セル支持部６００を組み立てた後、前記充填部材５００の注入をガイドするための型枠（図示せず）に臨時的に取り付け得る。ここで、前記型枠は、前記パックケースの形状に対応する形状を有し得、前記正極コネクタ２６０、前記負極コネクタ２７０、前記冷却水流出入部３７０、及び前記セル支持部６００の一端部などのように外部装置などと連結される構成部品などを外部に露出させる形状を有し得る。

【0195】

前記型枠内で前記充填部材５００が硬化すれば、前記充填部材５００は、前記バッテリーパック１０の外観を形成するパックケースを形成し、その後、作業者などは前記型枠を除去し得る。

【0196】

これにより、本実施例では、前記ポッティング樹脂を含む前記充填部材５００を通じて前記パックケースを形成するため、従来のように複数のプレートの複雑な組立体としてパックケースを形成する場合よりも、前記バッテリーパック１０の組立工程を単純化でき、製造コストを著しく下げて価格競争力も確保することができる。

【0197】

さらに、本実施例によれば、前記充填部材５００で形成されるパックケース構造を通じて、複数のプレートの組立体で構成される従来のセルフレーム構造に比べて、全体的なバッテリーパック１０のサイズを減少できてエネルギー密度も著しく高めることができる。

【0198】

図１３はセル収容ユニットの他の実施例を説明するための図であり、図１４は図１３に示されたセル収容ユニットの要部の拡大図である。

【0199】

本実施例によるセル収容ユニット４０５は、上述した実施例の前記セル収容ユニット４００と類似するため、上述した実施例と実質的に同一または類似の構成については重なる説明を省略し、以下、上述した実施例との相違点を中心に説明する。

【0200】

図１３及び図１４を参照すると、前記セル収容ユニット４０５は、複数の収容部材４６０を含み得る。前記複数の収容部材４６０は、上述した実施例と同様に、複数のセル収容部４６５を含み得る。これについてはセル収容ユニット４００で詳述したため、以下、重なる説明は省略する。

【0201】

前記複数の収容部材４６０のうちの最外郭の両側に配置される収容部材４６０には、ガイド段４６７が備えられ得る。

【0202】

前記ガイド段４６７は、前記最外郭の両側に配置される収容部材４６０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って両側上端部に所定の高さで突設され得る。このようなガイド段４６７は、前記収容部材４６０の組立が完了したとき、前記セル収容ユニット４０５の長手方向（Ｘ軸方向）において所定の縁部を形成し得る。

【0203】

このようなガイド段４６７は、後述する充填部材５００の注入時に、充填部材５００の注入正確性を高め、注入工程の効率も高めることができる。

【0204】

図１５は、図１３のセル収容ユニットが備えられたバッテリーパックにおいて、充填部材を通じたパックケース構造の形成を説明するための図である。

【0205】

図１５を参照すると、作業者などが型枠及びレジン注入装置Ｉを用いて前記シリコーン樹脂を含む充填部材５００を注入及び塗布するとき、前記ガイド段４６７によって前記充填部材５００の注入正確度が向上できる。

【0206】

具体的には、前記ガイド段４６７は、前記セル収容ユニット４０５の長手方向において、前記セル収容ユニット４０５の上面の縁部に所定の高さで備えられ、前記バスバーアセンブリ２００の上面より高くなり得る。作業者などは、前記セル収容ユニット４０５の上下方向（Ｚ軸方向）において、前記ガイド段４６７の高さと前記バスバーアセンブリ２００の高さとの差だけ前記充填部材５００を注入し得る。前記ガイド段４６７がない場合は、作業者などが前記バスバーアセンブリ２００を十分に覆う程度の充填部材５００の適切な注入量を確認し難い。

【0207】

本実施例の場合、前記バスバーアセンブリ２００を覆うため充填部材５００を注入するとき、上述したガイド段４６７を通じてガイドされる所定の高さだけ前記充填部材５００を注入すればよいため、作業者による注入正確度及び注入効率を著しく高めることができる。また、作業者などは、前記ガイド段４６７を通じて、前記充填部材５００の注入終了時点をより容易に確認することができる。

【0208】

したがって、作業者などは、前記充填部材５００の注入工程において、注入正確度を高め、工程時間も短縮することができる。また、前記充填部材５００の最適な注入量も確保することができ、前記バッテリーパック１０の製造コストを下げて価格競争力も著しく高めることができる。

【0209】

図１６は、本発明の他の一実施形態による自動車を説明するための図である。

【0210】

図１６を参照すると、自動車１は、電気自動車またはハイブリッド自動車であり得、エネルギー源として、上述したバッテリーパック１０を少なくとも一つ含み得る。

【0211】

本実施例の場合、上述した前記バッテリーパック１０が高いエネルギー密度を有するコンパクトな構造で備えられるため、自動車１に搭載されたとき、複数のバッテリーパック１０のモジュール化構造を具現し易く、前記自動車１の多様な形状の内部空間においても相対的に高い搭載自由度を確保することができる。

【0212】

以上のような多様な実施例によって、エネルギー密度を向上させると共に剛性を確保できるバッテリーパック１０及びそれを含む自動車１を提供することができる。

【0213】

また、以上のような多様な実施例によって、価格競争力及び製造効率を向上できるバッテリーパック１０及びそれを含む自動車１を提供することができる。

【0214】

さらに、以上のような多様な実施例によって、冷却性能を向上できるバッテリーパック１０及びそれを含む自動車１を提供することができる。

【0215】

以上、本発明の望ましい実施形態を図示し説明したが、本発明が上述した特定の実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならない。

【符号の説明】

【0216】

１００ バッテリーセルアセンブリ
１５０ バッテリーセル
２００ バスバーアセンブリ
３００ クーリングユニット
４００、４０５ セル収容ユニット

【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】

【図16】