特許 7590032 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】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(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 50/271 20210101AFI20241119BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20241119BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20241119BHJP

   H01M 50/289 20210101ALI20241119BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20241119BHJP

   H01M 50/244 20210101ALN20241119BHJP

【ＦＩ】

H01M50/271 S

H01M50/211

H01M50/291

H01M50/289 101

H01M50/204 101

H01M50/244 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023516230

(86)(22)【出願日】2021-10-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-28

(86)【国際出願番号】 KR2021014961

(87)【国際公開番号】W WO2022108145

(87)【国際公開日】2022-05-27

【審査請求日】2023-03-10

(31)【優先権主張番号】10-2020-0153468

(32)【優先日】2020-11-17

(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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100229448

【弁理士】

【氏名又は名称】中槇 利明

(72)【発明者】

【氏名】テ・グン・キム

(72)【発明者】

【氏名】ヨン・イル・ユン

(72)【発明者】

【氏名】テキョン・イ

【審査官】前田 寛之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０４５７６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ５０／２０－５０／２９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池セルが積層された電池セル積層体と、
前記電池セル積層体を収納し、一面が開放されたモジュールフレームと、
前記モジュールフレームの開放された前記一面を覆うエンドプレートと、を含み、
前記エンドプレートは、載置孔が形成された載置部を含み、
前記載置孔は、前記エンドプレートの下面に開口されており、前記載置孔の内側面にねじ山が形成され、
前記載置部の高さは、前記エンドプレートの高さの０．５倍以下であり、
前記エンドプレートと前記電池セル積層体との間で前記載置部の上部に空の空間が設けられる、
電池モジュール。

【請求項2】

複数の電池セルが積層された電池セル積層体と、
前記電池セル積層体を収納し、一面が開放されたモジュールフレームと、
前記モジュールフレームの開放された前記一面を覆うエンドプレートと、を含み、
前記エンドプレートは、載置孔が形成された載置部を含み、
前記載置孔は、前記エンドプレートの下面に開口されており、前記載置孔の内側面にねじ山が形成され、
前記エンドプレートは、本体部と、第１および第２側部と、上側部および下側部と、を含み、
前記本体部は、前記電池セル積層体と対面し、
前記第１および第２側部、前記上側部および前記下側部は、それぞれ、前記本体部の両辺、上辺および下辺から前記本体部の一面と垂直な方向に延長される、
電池モジュール。

【請求項3】

前記載置孔は、前記エンドプレートの前記下側部の下面に開口されており、
前記載置部は、前記本体部の前記一面と平行な方向に沿って続く、
請求項２に記載の電池モジュール。

【請求項4】

前記モジュールフレームは、前記一面と対向する他面が開放され、
前記エンドプレートは、複数で構成されて、前記モジュールフレームの開放された前記一面および前記他面をそれぞれ覆う、
請求項１又は２に記載の電池モジュール。

【請求項5】

請求項１又は２による電池モジュールと、
前記電池モジュールを収納するパックフレームと、
前記パックフレームの底部に形成された貫通孔を通過して、前記載置孔に結合されるボルトと、を含む、
電池パック。

【請求項6】

前記ボルトは、上向きの方向に前記載置孔に結合される、請求項５に記載の電池パック。

【請求項7】

電池モジュールであって、
複数の電池セルが積層された電池セル積層体と、
前記電池セル積層体を収納し、一面が開放されたモジュールフレームと、
前記モジュールフレームの開放された前記一面を覆うエンドプレートと、を含み、
前記エンドプレートは、載置孔が形成された載置部を含み、
前記載置孔は、前記エンドプレートの下面に開口されており、前記載置孔の内側面にねじ山が形成される、
電池モジュールと、
前記電池モジュールを収納するパックフレームと、
前記パックフレームの底部に形成された貫通孔を通過して、前記載置孔に結合されるボルトと、を含む、
電池パックであって、
前記パックフレームの前記底部は、前記電池モジュールを支える載置プレートおよび前記載置プレートの下に位置した下部プレートを含み、
前記貫通孔が前記載置プレートに形成されて、前記ボルトが前記載置プレートの前記貫通孔を通過して、前記載置孔に結合される、
電池パック。

【請求項8】

前記下部プレートで、前記貫通孔と対応する部分に開口部が形成される、請求項７に記載の電池パック。

【請求項9】

前記パックフレームは、前記電池モジュールの側面に位置した側面部をさらに含み、
前記側面部は、前記載置プレートおよび前記下部プレートとそれぞれ接触し、
前記側面部と前記載置プレートとの間にシーリング部材が位置する、
請求項７又は８に記載の電池パック。

【請求項10】

前記下部プレートに下部貫通孔が形成され、
前記ボルトが前記下部プレートの前記下部貫通孔と前記載置プレートの前記貫通孔とを通過して前記載置孔に結合される、
請求項７～９の何れか一項に記載の電池パック。

【請求項11】

前記パックフレームは、前記電池モジュールの側面に位置した側面部をさらに含み、
前記側面部は、前記載置プレートおよび前記下部プレートとそれぞれ接触し、
前記側面部と前記下部プレートとの間にシーリング部材が位置する、
請求項７に記載の電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願との相互引用）
本出願は２０２０年１１月１７日付韓国特許出願第１０－２０２０－０１５３４６８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するものであって、より具体的には、空間活用度が改善された電池モジュールおよびこれを含む電池パックに関するものである。

【背景技術】

【0003】

現代社会では携帯電話機、ノートパソコン、キャムコーダー、デジタルカメラなどの携帯型機器の使用が日常化するにつれて、前記のようなモバイル機器関連分野の技術に対する開発が活発になっている。また、充放電の可能な二次電池は化石燃料を使用する既存のガソリン車両などの大気汚染などを解決するための方案であって、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）などの動力源として用いられているところ、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。

【0004】

現在商用化された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あり、このうちのリチウム二次電池はニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起こらなくて充放電が自由であり、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。

【0005】

このようなリチウム二次電池は主に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使用する。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共に密封収容する外装材、即ち電池ケースを備える。

【0006】

一般に、リチウム二次電池は外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に内装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装されているパウチ型二次電池に分類できる。

【0007】

小型機器に用いられる二次電池の場合、２－３個の電池セルが配置されるが、自動車などのような中大型デバイスに用いられる二次電池の場合は、多数の電池セルを電気的に連結した電池モジュール（Ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）が用いられる。このような電池モジュールは多数の電池セルが互いに直列または並列に連結されて電池セル積層体を形成することによって容量および出力が向上される。また、一つ以上の電池モジュールは、バッテリーマネジメントシステム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に装着されて電池パックを形成することができる。

【0008】

図１は従来の電池モジュールを示す斜視図であり、図２は図１の切断線Ａ－Ａ’に沿って切断した断面図であり、図３は図１の電池モジュールに含まれているエンドプレートを示す斜視図である。特に、図３はエンドプレート中の電池セルと対向する面を示す。

【0009】

図１～図３を参照すれば、従来の電池モジュール１０は、複数の電池セル２０をモジュールフレーム３０に収容した後、モジュールフレーム３０にエンドプレート４０を接合して製造できる。電池モジュール１０が複数集まって電池パックを形成するか、電池モジュールが自動車などに装着される時、各電池モジュール１０はパックフレーム（図示せず）などの構造物に固定できる。この時、従来の電池モジュール１０は４ケ所の角部分に載置構造を形成して固定できる。具体的に、電池モジュール１０のエンドプレート４０の両端部にボルト４０Ｂが挿入される載置孔４０Ｈが形成できる。載置孔４０Ｈに下向き方向にボルト４０Ｂ挿入され、このようなボルト４０Ｂの端部にナット４０Ｎが結合されることによって、電池モジュール１０がパックフレームなどに固定できる。

【0010】

但し、従来の電池モジュール１０の場合、ボルト４０Ｂが下向き挿入される形態であるので、載置孔４０Ｈは図示されているように、高さ方向（ｚ軸と平行な方向）に沿ってずっと続く形態である。したがって、図２および図３を参照すれば、エンドプレート４０と電池セル２０の間で載置孔４０Ｈが形成された空間だけ空間の浪費が発生する。即ち、電池モジュール１０の固定のために、エンドプレート４０の両端部に高さ方向に沿ってずっと続く載置孔４０Ｈを形成したが、これが電池モジュール１０の空間活用度を低下する原因になった。

【0011】

電池モジュールの空間活用度を高めることは、電池モジュールおよびこれを含む電池パックのエネルギー密度を高めるか、電池パックの小型化が可能なことのように電池パックの性能と直結するため、電池モジュールの空間活用度改善が必要であるのが実情である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明が解決しようとする課題は、載置構造を形成すると同時にその内部の追加空間を設けることができ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である。

【0013】

しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は上述の課題に限定されず、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できる。

【課題を解決するための手段】

【0014】

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た電池セル積層体；前記電池セル積層体を収容し、一面が開放されたモジュールフレーム；および前記モジュールフレームの開放された前記一面を覆うエンドプレートを含む。前記エンドプレートは載置孔が形成された載置部を含み、前記載置孔は前記エンドプレートの下面に開口されており、前記載置孔の内側面にねじ山（Ｔｈｒｅａｄ）が形成される。

【0015】

前記載置部の高さは前記エンドプレートの高さの０．５倍以下であってもよく、前記エンドプレートと前記電池セル積層体の間で前記載置部の上部に空の空間を設けることができる。

【0016】

前記エンドプレートは、本体部、第１および第２側部、上側部および下側部を含むことができる。前記本体部は前記電池セル積層体と対面し、前記第１および第２側部、前記上側部および前記下側部はそれぞれ前記本体部の両辺、上辺および下辺から前記本体部の一面と垂直な方向に延長できる。

【0017】

前記載置孔は前記エンドプレートの前記下側部の下面に開口されてもよく、前記載置部は前記本体部の前記一面と平行な方向に沿って続いていてもよい。

【0018】

前記モジュールフレームは前記一面と対向する他面が開放されてもよく、前記エンドプレートは複数で構成されて、前記モジュールフレームの開放された前記一面および前記他面をそれぞれ覆うことができる。

【0019】

本発明の一実施形態による電池パックは、前記電池モジュール；前記電池モジュールを収容するパックフレーム；および前記パックフレームの底部に形成された貫通孔を通過して、前記載置孔に結合されるボルトを含む。

【0020】

前記ボルトは、上向きの方向に前記載置孔に結合できる。

【0021】

前記パックフレームの前記底部は、前記電池モジュールを支える載置プレートおよび前記載置プレートの下に位置した下部プレートを含むことができる。前記貫通孔が前記載置プレートに形成されて、前記ボルトが前記載置プレートの前記貫通孔を通過して、前記載置孔に結合できる。

【0022】

前記下部プレートで、前記貫通孔と対応する部分に開口部が形成できる。

【0023】

前記パックフレームは、前記電池モジュールの側面に位置した側面部をさらに含むことができる。前記側面部は前記載置プレートおよび前記下部プレートそれぞれと接触し、前記側面部と前記載置プレートの間にシーリング部材が配置できる。

【0024】

前記下部プレートに下部貫通孔が形成でき、前記ボルトが前記下部プレートの前記下部貫通孔と前記載置プレートの前記貫通孔を通過して前記載置孔に結合できる。

【0025】

前記パックフレームは、前記電池モジュールの側面に位置した側面部をさらに含むことができ、前記側面部は前記載置プレートおよび前記下部プレートそれぞれと接触し、前記側面部と前記下部プレートの間にシーリング部材が配置できる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の実施形態によれば、電池モジュールの下側に載置孔を設け、載置部の高さを調節することによって、載置構造を形成すると同時にその内部の追加空間を設けて、空間活用度を高めることができる。

【0027】

本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は請求範囲の記載から当業者に明確に理解されるはずである。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】従来の電池モジュールを示す斜視図である。

【図2】図１の切断線Ａ－Ａ’に沿って切断した断面図である。

【図3】図１の電池モジュールに含まれているエンドプレートを示す斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。

【図5】図４の電池モジュールに対する分解斜視図である。

【図6】図５の電池モジュールに含まれている電池セルに対する斜視図である。

【図7】図４の電池モジュールの下面が上を向くようにひっくり返した様子を示す部分斜視図である。

【図8】図５の電池モジュールに含まれているエンドプレートに対する斜視図である。

【図9】本発明の一実施形態による電池モジュールおよびパックフレームに対する部分斜視図である。

【図10】本発明の一実施形態による電池モジュールがパックフレームに装着される様子を示す模式図である。

【図11】本発明の変形された一実施形態による電池モジュールがパックフレームに装着される様子を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、添付した図面を参照して本発明の様々な実施形態について本発明の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しく説明する。本発明は様々の異なる形態に実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。

【0030】

本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、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な参照符号を付けるようにする。

【0031】

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すので、本発明が必ずしも図示されたところに限定されない。図面において様々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す。そして図面において、説明の便宜のために、一部層および領域の厚さを誇張されるように示す。

【0032】

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分“の上に”または“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。逆に、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”または“上に”あるというのは基準となる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力反対方向に向かって“の上に”または“上に”位置することを意味するのではない。

【0033】

また、明細書全体で、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くのではなく他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。

【0034】

また、明細書全体で、“平面上”という時、これは対象部分を上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横から見た時を意味する。

【0035】

図４は、本発明の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。図５は、図４の電池モジュールに対する分解斜視図である。図６は、図５の電池モジュールに含まれている電池セルに対する斜視図である。

【0036】

図４～図６を参照すれば、本発明の一実施形態による電池モジュール１００は複数の電池セル１１０が積層された電池セル積層体２００、電池セル積層体２００を収容し、一面が開放されたモジュールフレーム３００およびモジュールフレーム３００の開放された前記一面を覆うエンドプレート４００を含む。

【0037】

まず、電池セル１１０はパウチ型電池セルであることが好ましく、長方形のシート型構造に形成できる。例えば、本実施形態による電池セル１１０は二つの電極リード１１１、１１２が互いに対向して一端部と他の一端部からそれぞれ突出している構造を有する。

【0038】

特に、図６を参照すれば、本実施形態による電池セル１１０は二つの電極リード１１１、１１２が互いに対向してセル本体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。より詳しくは、電極リード１１１、１１２は電極組立体（図示せず）と連結され、電極組立体（図示せず）から電池セル１１０の外部に突出する。

【0039】

一方、電池セル１１０は、セルケース１１４に電極組立体（図示せず）を収容した状態でセルケース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できる。言い換えれば、本実施形態による電池セル１１０は総３ケ所のシーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃを有し、シーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃは熱融着などの方法でシーリングされる構造であり、他の一側部は連結部１１５からなり得る。セルケース１１４は、樹脂層と金属層を含むラミネートシートからなり得る。

【0040】

また、連結部１１５は電池セル１１０の一縁に沿って長く伸びており、連結部１１５の端部にはバットイヤー（ｂａｔ－ｅａｒ）と呼ばれる電池セル１１０の突出部１１０ｐが形成できる。但し、突出部１１０ｐは一つの例示的構造であり、本発明の他の一実施形態による電池セル１１０は突出部が形成されず、連結部１１５が一直線に伸びる形態を有することができる。

【0041】

このような電池セル１１０は複数で構成でき、複数の電池セル１１０は相互電気的に連結されるように積層されて電池セル積層体２００を形成する。特に、図５に示されているようにｙ軸と平行な方向に沿って複数の電池セル１１０が積層できる。これにより、電池セル１１０中の一つの電極リード１１１はｘ軸方向に向かって突出し、他の電極リード１１２は－ｘ軸方向に向かって突出してもよい。

【0042】

モジュールフレーム３００は、前記一面だけでなく、前記一面と対向する他面が開放されてもよい。より具体的に、電池セル積層体２００を基準にして、電極リード１１１、１１２が突出する両方向でモジュールフレーム３００が開放されてもよい。エンドプレート４００は複数で構成されて、モジュールフレーム３００の開放された前記一面および前記他面をそれぞれ覆うことができる。このようなモジュールフレーム３００とエンドプレート４００の内部に電池セル積層体２００が収容されることによって、電池セル積層体２００を物理的に保護することができる。このために、モジュールフレーム３００とエンドプレート４００は所定の強度を有する金属材質を含むことができる。一方、モジュールフレーム３００とエンドプレート４００は互いに対応する角部位が接触した状態で、溶接などの方法で接合できる。

【0043】

一方、本実施形態による電池モジュール１００は、バスバー５１０およびターミナルバスバー５２０が装着されたバスバーフレーム５００をさらに含むことができる。

【0044】

バスバー５１０およびターミナルバスバー５２０は、複数の電池セル１１０を電気的に連結するために電池セル１１０の電極リード１１１、１１２と接合できる。具体的に、バスバー５１０およびターミナルバスバー５２０が装着されたバスバーフレーム５００が電池セル積層体２００の一面（ｘ軸方向）および他面（－ｘ軸方向）に配置できる。電池セル積層体２００の一面（ｘ軸方向）および他面（－ｘ軸方向）は、電池セル１１０の電極リード１１１、１１２が突出する方向の面に該当する。言い換えれば、バスバーフレーム５００は、電池セル積層体２００とエンドプレート４００の間に配置できる。

【0045】

バスバーフレーム５００にはリードスリットが形成され、電極リード１１１、１１２が前記リードスリットを通過した後、曲げられてバスバー５１０やターミナルバスバー５２０に接合できる。物理的、電気的連結が可能であれば、接合の方式に特別な制限はなく、一例として溶接接合を行うことができる。

【0046】

一方、バスバー５１０やターミナルバスバー５２０にスリットが形成でき、前記スリットはバスバーフレーム５００の前記リードスリットと対応するように配置できる。前記リードスリットを通過した電極リード１１１、１１２がバスバー５１０のスリットやターミナルバスバー５２０のスリットを通過して曲げられてもよい。

【0047】

一方、ターミナルバスバー５２０の一部分は、電池モジュール１００の外側に露出されてもよい。具体的に、エンドプレート４００や絶縁カバー（図示せず）に開口部が形成されて図４に示されているようにターミナルバスバー５２０の一部分が露出されてもよい。露出されたターミナルバスバー５２０の一部分が他の電池モジュールやＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）などと連結されてＨＶ（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ）連結を実現することができる。ここで、ＨＶ連結は電力を供給するための電源の役割の連結であって、電池セル間の連結や電池モジュール間の連結を意味する。

【0048】

以下、図７および図８などを参照して、本発明の一実施形態によるエンドプレート、載置部および載置孔について詳しく説明する。

【0049】

図７は、図４の電池モジュールの下面が上を向くようにひっくり返した様子を示す部分斜視図である。図８は、図５の電池モジュールに含まれているエンドプレートに対する斜視図である。特に図８は、エンドプレート中の電池セル積層体と対向する面を示す。

【0050】

図５、図７および図８を参照すれば、本実施形態によるエンドプレート４００は、載置孔４００Ｈが形成された載置部４００Ｍを含む。載置孔４００Ｈはエンドプレート４００の下面に開口されており、載置孔４００Ｈの内側面にはねじ山（Ｔｈｒｅａｄ）が形成される。

【0051】

より具体的に、本実施形態によるエンドプレート４００は、本体部４５０、第１および第２側部４１０、４２０、上側部４３０および下側部４４０を含むことができる。本体部４５０は電池セル積層体２００と対面する部分であり、第１および第２側部４１０、４２０、上側部４３０および下側部４４０はそれぞれ本体部４５０の両辺、上辺および下辺から本体部４５０の一面と垂直な方向に延長された部分である。即ち、本実施形態によるエンドプレート４００は、電池セル積層体２００が位置した方向の一面が開放された蓋形態を有することができる。

【0052】

この時、本実施形態による載置孔４００Ｈはエンドプレート４００の下側部４４０の下面に開口されてもよく、載置部４００Ｍは本体部４５０の一面と平行な方向に沿って続いていてもよい。これにより、電池モジュール１００をパックフレームなどに固定させるための載置構造で、載置孔４００Ｈに挿入されるボルトは載置孔４００Ｈに上向きの方向に結合できる。

【0053】

一方、図８を参照すれば、載置孔が形成された載置部４００Ｍの高さｈ２は、エンドプレート４００の高さｈ１の０．５倍以下であってもよい。他の例示として、載置部４００Ｍの高さｈ２はエンドプレート４００の高さｈ１の０．３倍以下であってもよく、より好ましくは０．２倍以下であってもよい。即ち、本実施形態による載置孔４００Ｈがエンドプレート４００の下側部４４０の下面に開口されるため図３に示された従来のエンドプレート４０とは異なり、載置部４００Ｍの高さがエンドプレート４００の高さと似ているように形成される必要がない。載置部４００Ｍの高さｈ２はエンドプレート４００の高さｈ１の０．５倍以下に低く形成しても、十分に電池モジュール１００の固定が可能である。したがって、エンドプレート４００と電池セル積層体２００の間で載置部４００Ｍの上部に空の空間を設けることができる。高さに対する下限に特別な制限はないが、最小限の締結程度を有するために載置部４００Ｍの高さｈ２はエンドプレート４００の高さｈ１の０．０５倍以上であってもよい。従来の電池モジュール１０は高さ方向に長い載置孔４０Ｈ構造を有し、載置締結のための空間確保が必要な反面、本実施形態による電池モジュール１００は高さ方向に短い載置孔４００Ｈ構造を実現することができて、電池モジュール１００内で追加空間を確保することができる。従来の浪費される空間を、電池容量を高めることができる方向に構成するなどの空間活用が可能である。このように空間活用度側面から有利であるため、本実施形態による電池モジュールおよびこれを含む電池パックはエネルギー密度の側面や小型化の側面から長所を有することができる。

【0054】

以下、図９および図１０などを参照して、本発明の一実施形態による電池パックについて詳しく説明する。

【0055】

図９は、本発明の一実施形態による電池モジュールおよびパックフレームに対する部分斜視図である。図１０は、本発明の一実施形態による電池モジュールがパックフレームに装着される様子を示す模式図である。

【0056】

図７、図９および図１０を参照すれば、本発明の一実施形態による電池パック１０００は、電池モジュール１００、電池モジュール１００を収容するパックフレーム１１００およびパックフレーム１１００の底部１１１０に形成された貫通孔１１１１Ｈを通過して載置孔４００Ｈに結合されるボルト１２００を含む。

【0057】

電池モジュール１００が複数集まって電池パック１０００を形成することができ、この時、各電池モジュール１００はパックフレーム１１００などの構造物に固定できる。この時、パックフレーム１１００の底部１１１０に貫通孔１１１１Ｈが形成され、ボルト１２００が上向きの方向に貫通孔１１１１Ｈを通過した後、電池モジュール１００の載置孔４００Ｈに締結できる。

【0058】

より具体的に、本実施形態によるパックフレーム１１００の底部１１１０は、電池モジュール１００を支える載置プレート１１１１および載置プレート１１１１の下に位置した下部プレート１１１２を含むことができる。

【0059】

載置プレート１１１１に前述の貫通孔１１１１Ｈが形成されることによって、電池モジュール１００を支えると同時に電池モジュール１００が載置プレート１１１１に固定されて載置構造を形成することができる。即ち、電池モジュール１００の載置孔４００Ｈとボルト１２００の結合が載置プレート１１１１を挟んで行われることになる。

【0060】

一方、下部プレート１１１２は載置プレート１１１１の下に位置し、具体的に図示しなかったが、載置プレート１１１１と下部プレート１１１２の間には電池モジュール１００の冷却のための冷却水供給用配管などの設備を備えることができる。

【0061】

一方、図１０を参照すれば、本実施形態による下部プレート１１１２で、載置プレート１１１１に形成された貫通孔１１１１Ｈと対応する部分に開口部１１１２Ｐが形成できる。即ち、Ｚ軸方向を基準にして貫通孔１１１１Ｈと対応する部分それぞれに開口された形態の開口部１１１２Ｐが形成できる。前述の通り、本実施形態によるボルト１２００は上向きの方向に電池モジュール１００の載置孔４００Ｈに結合され、ボルト１２００の組み立てのための設備が投入される空間が必要である。したがって、下部プレート１１１２に開口部１１１２Ｐを形成することによって、ボルト１２００の組み立てのための空間を設けた。

【0062】

一方、パックフレーム１１００は、底部１１１０だけでなく、電池モジュール１００の側面に位置した側面部１１２０をさらに含むことができる。側面部１１２０は、段差構造を形成して、載置プレート１１１１および下部プレート１１１２それぞれと接触できる。この時、側面部１１２０と載置プレート１１１１の間に接着性を有するシーリング部材１３００が配置できる。即ち、側面部１１２０と載置プレート１１１１が接着および固定されると同時にシーリング部材１３００によってその間隙が密封（Ｓｅａｌｉｎｇ）できる。本実施形態によるシーリング部材１３００が側面部１１２０と載置プレート１１１１の間に位置することによって、開口部１１１２Ｐが形成されても、側面部１１２０と載置プレート１１１１の間が密封されているためパックフレーム１１００内部に水分などが流入するのを防止することができる。

【0063】

一方、側面部１１２０と載置プレート１１１１が接着、固定および密封されるように接着性を有するものであればシーリング部材１３００の素材に特別な制限はない。前述の通り、下部プレート１１１２には開口部１１１２Ｐが形成されるなど、ボルト１２００の組み立てのための空間が確保されなければならず、水分流入防止のために載置プレート１１１１と側面部１１２０の間が密封される必要があるため、シーリング部材１３００が側面部１１２０と載置プレート１１１１の間に位置して接着および密封されることが好ましい。

【0064】

図１１は、本発明の変形された一実施形態による電池モジュールがパックフレームに装着される様子を示す模式図である。先に説明した内容と重複する部分は説明の反復を避けるために省略するようにする。

【0065】

図１１を参照すれば、本発明の変形された一実施形態による伴うパックフレーム１１００の底部１１１０は、電池モジュール１００を支える載置プレート１１１１および載置プレート１１１１の下に位置した下部プレート１１１２’を含むことができ、パックフレーム１１００は電池モジュール１００の側面に位置した側面部１１２０をさらに含むことができる。

【0066】

この時、本実施形態による下部プレート１１１２’には開口部でない下部貫通孔１１１２Ｈが形成でき、下部プレート１１１２’の下部貫通孔１１１２Ｈは載置プレート１１１１の貫通孔１１１１ＨとＺ軸方向を基準にして対応するように配置できる。また、本実施形態によるボルト１２００’は、図１０で説明したボルト１２００に比べて長く形成されて、下部プレート１１１２’の下部貫通孔１１１２Ｈと載置プレート１１１１の貫通孔１１１１Ｈを順次に通過した後、電池モジュール１００の載置孔４００Ｈに結合できる。

【0067】

この時、本実施形態による接着性のシーリング部材１３００’は、側面部１１２０と下部プレート１１１２’の間に配置できる。下部プレート１１１２’の下部貫通孔１１１２Ｈは本実施形態によるボルト１２００’の挿入によって自然に密封が行われるため、パックフレーム１１００内部への水分流入防止のためのシーリング部材１３００’が側面部１１２０と下部プレート１１１２’の間に位置することが可能になる。即ち、本実施形態によるシーリング部材１３００’は側面部１１２０と下部プレート１１１２’の間に位置したまま、水分流入防止機能を担当することができる。一方、必要によって、本実施形態によるボルト１２００’のヘッドと下部プレート１１１２’の間にシーリングのための環状栓が配置できる。

【0068】

本実施形態で前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものに過ぎず、対象になる事物の位置や観測者の位置などによって変わることがある。

【0069】

前述の本実施形態による一つまたはそれ以上の電池モジュールは、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に装着されて電池パックを形成することができる。

【0070】

前記電池モジュールや電池パックは多様なデバイスに適用できる。具体的には、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用できるが、これに制限されず、二次電池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る。

【0071】

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るのではなく、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属するのである。

【符号の説明】

【0072】

１０ 電池モジュール
２０ 電池セル
３０ モジュールフレーム
４０ エンドプレート
４０Ｂ ボルト
４０Ｈ 載置孔
４０Ｎ ナット
１００：電池モジュール
１１０ 電池セル
１１０ｐ 突出部
１１１、１１２ 電極リード
１１３ セル本体
１１４ セルケース
１１４ａ、１１４ｂ 両端部
１１４ｃ 一側部
１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃ シーリング部
１１５ 連結部
２００：電池セル積層体
３００：モジュールフレーム
４００：エンドプレート
４００Ｍ：載置部
４００Ｈ：載置孔
４１０ 第１側部
４２０ 第２側部
４３０ 上側部
４４０ 下側部
４５０ 本体部
５００ バスバーフレーム
５１０ バスバー
５２０ ターミナルバスバー
１０００ 電池パック
１１００ パックフレーム
１１１０ 底部
１１１１ 載置プレート
１１１２，１１１２’ 下部プレート
１１１２Ｈ 下部貫通孔
１１１２Ｐ 開口部
１１２０ 側面部
１２００，１２００’ ボルト
１３００，１３００’ シーリング部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】