特許 7618333 電池パックおよびこれを含むデバイス

(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】2025-01-10

(45)【発行日】2025-01-21

(54)【発明の名称】電池パックおよびこれを含むデバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/233 20210101AFI20250114BHJP

   H01M 50/227 20210101ALI20250114BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20250114BHJP

   H01M 50/367 20210101ALI20250114BHJP

【ＦＩ】

H01M50/233

H01M50/227

H01M50/249

H01M50/367

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021561752

(86)(22)【出願日】2020-11-02

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-06-29

(86)【国際出願番号】 KR2020015106

(87)【国際公開番号】W WO2021112412

(87)【国際公開日】2021-06-10

【審査請求日】2021-10-15

【審判番号】

【審判請求日】2024-02-22

(31)【優先権主張番号】10-2019-0158412

(32)【優先日】2019-12-02

(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】ヒョンソク・ユ

(72)【発明者】

【氏名】スン・チャン・ホン

【合議体】

【審判長】土居 仁士

【審判官】寺谷 大亮

【審判官】馬場 慎

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０３０８８５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平９－３２９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００９１０９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１３５９７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００８－５０２１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０８４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－９７８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６１０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－３２２５５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H01M50/20-50/392

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部ケースおよび上部ケースと、
前記下部ケースと前記上部ケースとの間に形成されて前記下部ケースと前記上部ケースとの間を密封する環状のガスケットとを含み、
前記ガスケットは、互いに結合された第１シーリング部および第２シーリング部を含み、
前記第２シーリング部の溶融点が前記第１シーリング部の溶融点より低く、
前記第２シーリング部の両端には突出部が形成され、前記第１シーリング部の両端は溝部が形成され、前記突出部は、前記溝部に密着して嵌合され、
前記第２シーリング部の前記突出部の幅は、前記第１シーリング部の前記溝部の幅よりも広い、電池パック。

【請求項2】

前記第２シーリング部の中央にはブッシュが形成され、前記ブッシュに締結部材が挿入されて前記第２シーリング部の位置を固定させる、請求項１に記載の電池パック。

【請求項3】

前記第２シーリング部の溶融により、前記ブッシュの両側にガス排出チャネルが形成され、前記ガス排出チャネルを通して前記電池パックの内部のガスが外部に排出される、請求項２に記載の電池パック。

【請求項4】

前記締結部材は、ボルトおよびナットで形成される、請求項２又は３に記載の電池パック。

【請求項5】

前記上部ケースおよび前記下部ケースには締結部が形成され、前記締結部材は、前記ブッシュおよび前記締結部を結合させる、請求項２から４のいずれか一項に記載の電池パック。

【請求項6】

前記第１シーリング部は、ＥＰＤＭ系のゴムで形成され、前記第２シーリング部は、ＮＲ系のゴムで形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の電池パック。

【請求項7】

前記第２シーリング部は、複数形成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パック。

【請求項8】

前記ガスケットは四角形状に形成され、複数の前記第２シーリング部は、前記ガスケットの一辺部分に配置される、請求項７に記載の電池パック。

【請求項9】

前記ガスケットは四角形状に形成され、複数の前記第２シーリング部は、前記ガスケットの一辺部分と、前記一辺部分と連結される他の辺部分に配置される、請求項７に記載の電池パック。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一項に記載の電池パックを含むデバイスにおいて、
前記第２シーリング部は、前記ガスケットのうち外部と面する部分に形成されるデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願との相互参照
本出願は、２０１９年１２月２日付の韓国特許出願第１０－２０１９－０１５８４１２号に基づく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すべての内容は本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は、電池パックおよびこれを含むデバイスに関し、より具体的には、ガスケットを含む電池パックおよびこれを含むデバイスに関する。

【背景技術】

【0003】

最近、モバイル機器に対する技術開発と需要が増加するに伴い、エネルギー源としての充放電可能な二次電池の需要が急激に増加している。それによって、多様な要求に応えられる二次電池に対する多くの研究が行われている。

【0004】

また、二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車両、ディーゼル車両などの大気汚染などを解決するための方策として提示されている電気自動車（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（Ｐｌｕｇ－Ｉｎ ＨＥＶ）などの動力源としても注目されている。

【0005】

したがって、バッテリだけで運行可能な電気自動車（ＥＶ）、バッテリと既存のエンジンを併用するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などが開発されており、一部は商用化されている。ＥＶ、ＨＥＶなどの動力源としての二次電池は主にニッケル水素金属二次電池が用いられているが、最近は、高いエネルギー密度、高い放電電圧および出力安定性のリチウム二次電池を用いる研究が活発に進められている。

【0006】

このような二次電池が自動車の動力源として用いられる場合、前記二次電池は、多数の電池モジュールあるいは電池モジュールアセンブリを含む電池パックの形態で用いられる。車両用電池パックは、電池パックの密封のために上下部ケースにゴム材質のガスケットを位置させる。

【0007】

図１は、従来の電池パックの様子を示した図である。図２は、図１のＡ部分を拡大して示した図である。図３は、従来の電池パックのガスの排出方向を示した図である。

【0008】

図１～図３を参照すれば、従来の電池パックは、上部ケース１１および下部ケース１２で形成され、上部ケース１１と下部ケース１２との間に締結部３０を介して固定されたゴム材質のガスケット２０が形成され、ガスケット２０を介して電池パックの内部を密封した。ガスケット２０は、ケース間の周りに沿ってゴム材質で一定に形成されるが、このような材質のガスケットがケースの周りに一定に形成される場合、図３に示されているように、電池パックの内部で発火現象が発生した時、発火によるガスがガスケットの周り方向のすべてから排出される。

【0009】

これは、ガスケット２０に密封力を超える圧力が作用する場合、周り方向に均一に形成されたガスケット２０の面を通して周り方向のすべてから排出が行われるからである。ただし、車両用電池パックは車両の内部に設けられているため、燃料タンクをはじめとする車両の部品方向に高温のガスが排出される場合、車両および搭乗者が危険にさらされる問題がある。

【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、発火時、ガスの排出方向を設定できる電池パックおよびこれを含むデバイスを提供することである。

【0011】

しかし、本発明の実施例が解決しようとする課題は上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可能である。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一実施例による電池パックは、下部ケースおよび上部ケースと、前記下部ケースと前記上部ケースとの間に形成されて前記下部ケースと前記上部ケースとの間を密封する環状のガスケットとを含み、前記ガスケットは、互いに結合された第１シーリング部および第２シーリング部を含み、前記第２シーリング部の溶融点が前記第１シーリング部の溶融点より低い。

【0013】

前記第２シーリング部の両端には突出部が形成され、前記第１シーリング部の両端は溝部が形成され、前記突出部は、前記溝部に嵌合される。

【0014】

前記第２シーリング部の突出部の幅は、前記第１シーリング部の溝部の幅よりも広い。

【0015】

前記第２シーリング部の中央にはブッシュが形成され、前記ブッシュに締結部材が挿入されて前記第２シーリング部の位置を固定させることができる。

【0016】

前記第２シーリング部の溶融により、前記ブッシュの両側にガス排出チャネルが形成され、前記ガス排出チャネルを通して前記電池パックの内部のガスが外部に排出される。

【0017】

前記締結部材は、ボルトおよびナットで形成される。

【0018】

前記上部ケースおよび前記下部ケースには締結部が形成され、前記締結部材は、前記ブッシュおよび前記締結部を結合させることができる。

【0019】

前記第１シーリング部は、ＥＰＤＭ系のゴムで形成され、前記第２シーリング部は、ＮＲ系のゴムで形成される。

【0020】

前記第２シーリング部は、複数形成される。

【0021】

前記ガスケットは四角形状に形成され、複数の前記第２シーリング部は、前記ガスケットの一辺部分に配置される。

【0022】

前記ガスケットは四角形状に形成され、複数の前記第２シーリング部は、前記ガスケットの一辺部分と、前記一辺部分と連結される他の辺部分に配置される。

【0023】

電池パックを含むデバイスにおいて、前記第２シーリング部は、前記ガスケットのうち外部と面する部分に形成される。

【発明の効果】

【0024】

本発明の実施例によれば、車両部品が設けられていない方向に形成された第２シーリング部が溶融して形成されたガス排出チャネルを通して電池パック内部のガス排出が可能であることによって、デバイスに装着された電池パックの安定性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】従来の電池パックの様子を示した図である。

【図2】図１のＡ部分を拡大して示した図である。

【図3】従来の電池パックのガスの排出方向を示した図である。

【図4】本発明の一実施例による電池パックを示した分解斜視図である。

【図5】本発明の一実施例によるガスケットを示した図である。

【図6】図５のＢ部分に形成された第２シーリング部を示した図である。

【図7】図６の第２シーリング部を分解した様子を示した図である。

【図8】本発明の一実施例によるガス排出チャネルが形成された様子を示した図である。

【図9】本発明の一実施例によるガス排出チャネルを図８と異なる角度からみた図である。

【図10】本発明の一実施例によるガスケットのガスの排出位置を示した図である。

【図11】本発明の一実施例による電池パックのガスの排出位置を示した図である。

【図12】本発明の他の実施例による第２シーリング部を示した図である。

【図13】本発明のさらに他の実施例による第２シーリング部を示した図である。

【図14】本発明の一実施例による電池パックがデバイスＤに装着された様子を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、添付した図面を参照して、本発明の様々な実施例について、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できるように詳細に説明する。本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。

【0027】

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の参照符号を付す。

【0028】

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ので、本発明が必ずしも図示のところに限定されない。図面にて様々な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。

【0029】

さらに、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。

【0030】

以下、本発明の一実施例による電池パックについて説明する。

【0031】

図４は、本発明の一実施例による電池パックを示した分解斜視図である。図５は、本発明の一実施例によるガスケットを示した図である。

【0032】

図４および図５を参照すれば、本発明の一実施例による電池パックは、内部にセル組立体を内蔵した状態で下部ケース１２０と上部ケース１１０とが結合されている。電池パックの内部には、互いに異なる個数を有するセル組立体が上下積層構造を形成する。

【0033】

ガスケット２００は、下部ケース１２０と上部ケース１１０との間でケースの外郭に沿って環状に形成されてケースの間を密封する。ガスケット２００は、ゴム材質で形成される。

【0034】

ガスケット２００は、上部ケース１１０に形成された締結部１１１および下部ケース１２０に形成された締結部１２１を介してケースと結合することができる。上部ケース１１０に形成された締結部１１１は、上部ケース１１０が下部ケース１２０と接する周りに沿って複数形成される。下部ケース１２０に形成された締結部１２１も同様に、下部ケース１２０が上部ケース１１０と接する周りに沿って複数形成される。ガスケット２００も、環状の周りに沿って複数の締結部が形成される。それぞれの上部ケース１１０の締結部、下部ケース１２０の締結部およびガスケット２００の締結部は、いずれも垂直方向に対応する位置に形成され、各締結部は、締結部材を介して垂直方向に互いに結合される。締結部材は、ボルトおよびナットで形成される。

【0035】

従来は、ガスケットの全部分が同一の材質で形成され、ガスケットが上下部ケースの周りを同一の密封力でシーリングしていた。しかし、内部の発火によってガスケットの密封力を超える圧力が発生すれば、３６０度方向のすべてのガスケットの面を通してガスが排出され、電池パックを車両に装着した場合、燃料タンクおよび車両の部品方向に高温のガスが排出される危険があった。

【0036】

しかし、本発明の一実施例によれば、図５に示されているように、ガスケット２００は、互いに結合された第１シーリング部２１０および第２シーリング部２２０を含み、温度上昇時、第２シーリング部２２０は、第１シーリング部２１０より先に溶融し、溶融した第２シーリング部２２０を通してケース内部のガスが外部に排出される。

【0037】

本発明による第１シーリング部２１０は、ＥＰＤＭ系のゴムで形成され、第２シーリング部２２０は、ＮＲ系のゴムで形成される。ＥＰＤＭ系ゴムの最大使用温度は１５０度、ＮＲ系ゴムの最大使用温度は９０度で、ＥＰＤＭ系のゴムよりＮＲ系のゴムが融点が低くて、温度上昇時に先に溶融できる。したがって、第２シーリング部２２０が第１シーリング部２１０より先に溶融し、溶融した第２シーリング部を通して電池パック内部のガスが外部に排出可能である。

【0038】

したがって、本発明の実施例による第２シーリング部２２０を使用者の所望する位置に設けることができ、設けられた第２シーリング部２２０が位置した方向に電池パック内部のガスが排出可能になることで、第２シーリング部２２０の位置を車両部品および燃料タンクが位置しない方向に設定して、排出されるガスによって発生しうる危険を未然に防ぐことができる。

【0039】

以下、本発明の一実施例による第２シーリング部についてより詳しく説明する。

【0040】

図６は、図５のＢ部分に形成された第２シーリング部を示した図である。図７は、図６の第２シーリング部を分解した様子を示した図である。図８は、本発明の一実施例によるガス排出チャネルが形成された様子を示した図である。

【0041】

図６～図８を参照すれば、本発明の一実施例による第２シーリング部２２０は、両端に形成された突出部２２１、２２２と、中央に形成されたブッシュ２２３とを含むことができる。

【0042】

突出部２２１、２２２は、第２シーリング部２２０の両端の真ん中から互いに異なる方向に向かって突出形成される。突出部２２１、２２２は、第１シーリング部２１０の両端に形成された溝部２１１、２１２とそれぞれ嵌合される。

【0043】

本発明の一実施例によれば、図７に示されているように、第２シーリング部２２０の突出部２２１、２２２の幅Ｗ２は、第１シーリング部２１０の溝部２１１、２１２の幅Ｗ１よりも広く形成される。このように、突出部２２１、２２２の幅Ｗ２が溝部２１１、２１２の幅Ｗ１よりも広く形成されることによって、重畳構造をベースとした嵌合により第１シーリング部２１０と第２シーリング部２２０とが互いに強固に結合できる。

【0044】

ブッシュ２２３は、第２シーリング部２２０の中央に形成され、上部ケース１１０の締結部１１１のうちの１つ、および下部ケース１２０の締結部１２１のうちの１つと垂直方向に対応するように形成されて、締結部材３００を介して第２シーリング部２２０を上部ケース１１０および下部ケース１２０と結合させて第２シーリング部２２０の位置を固定させることができる。より詳しくは、上部ケース１１０および下部ケース１２０が連結される周り部分のうち使用者の所望する位置に第２シーリング部２２０を配置し、ブッシュ２２３を介して所望する位置に配置された第２シーリング部２２０を上部ケース１１０および下部ケース１２０の間に固定させることができる。

【0045】

締結部材３００は、ブッシュ２２３およびこれに対応する位置に形成された上部ケース１１０および下部ケース１２０の締結部１１１、１２１に貫通して結合することができる。本発明の一実施例によれば、締結部材３００は、ボルトおよびナットで形成されるが、これに限定されず、多様な実施例により締結部材を実現することができる。

【0046】

以下、本発明の一実施例によるガスの排出方向について説明する。

【0047】

図８は、本発明の一実施例によるガス排出チャネルが形成された様子を示した図である。図９は、本発明の一実施例によるガス排出チャネルを図８と異なる角度からみた図である。図１０は、本発明の一実施例によるガスケットのガスの排出位置を示した図である。図１１は、本発明の一実施例による電池パックのガスの排出位置を示した図である。

【0048】

図８～図１１を参照すれば、本発明の一実施例によるガス排出チャネル２２４、２２５は、第２シーリング部２２０のブッシュ２２３の両側に形成される。電池パック内部の発火現象によって電池パックの温度が上昇するにつれ、溶融点の低い第２シーリング部２２０が第１シーリング部２１０より先に溶融し、第２シーリング部２２０が溶融するにつれ、ブッシュ２２３の両側にガス排出チャネル２２４、２２５が形成される。ガス排出チャネル２２４、２２５を通して電池パック内部のガスが外部に排出可能である。

【0049】

以下、本発明の他の実施例により複数形成された第２シーリング部について説明する。

【0050】

図１２は、本発明の他の実施例による第２シーリング部を示した図である。図１３は、本発明のさらに他の実施例による第２シーリング部を示した図である。

【0051】

図１２を参照すれば、本発明の他の実施例による第２シーリング部２２０は、複数形成され、複数の第２シーリング部２２０は、四角形状に形成されたガスケット２００の一辺部分に配置される。図１３を参照すれば、本発明のさらに他の実施例による第２シーリング部２２０は、複数形成され、複数の第２シーリング部２２０は、四角形状に形成されたガスケット２００の一辺部分および前記一辺部分と連結された他の辺部分にそれぞれ配置される。

【0052】

以下、本発明の一実施例による電池パックがデバイスＤに装着された様子について説明する。

【0053】

図１４は、本発明の一実施例による電池パックがデバイスＤに装着された様子を示した図である。

【0054】

図１０および図１４を参照すれば、本発明の他の実施例による電池パックの第２シーリング部２２０は、前記ガスケット２００部分のうち外部と面する部分に形成される。したがって、デバイスの内部に形成された部品方向に高温のガスが排出されず、外部にガスが排出されることによって、デバイスに設けられた部品を保護できる。本発明の一実施例によれば、デバイスは、車両に形成され、電池パックは、車両の後方部に配置され、第２シーリング部２２０も、外部と面するように車両の後方部に向かって配置されて、高温のガスを外部空間に排出して車両に設けられた部品を保護できる。

【0055】

また、本発明の他の実施例によるデバイスは、上述した電池パックを電源として含む。このようなデバイスは、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可能であるが、本発明はこれに制限されず、電池パックを使用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。

【0056】

以上、本発明の好ましい実施例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ものではなく、以下の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。

【符号の説明】

【0057】

１１０：上部ケース
１１１：締結部
１２０：下部ケース
１２１：締結部
２００：ガスケット
２１０：第１シーリング部
２１１、２１２：溝部
２２０：第２シーリング部
２２１、２２２：突出部
２２３：ブッシュ
２２４、２２５：ガス排出チャネル
３００：締結部材

【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】