特表 2022-544823 複数の単位モジュールとＢＭＳアセンブリーを含むサブパック及びそれを含むバッテリーパック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-21

(54)【発明の名称】複数の単位モジュールとＢＭＳアセンブリーを含むサブパック及びそれを含むバッテリーパック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/569 20210101AFI20221014BHJP

   H01M 50/298 20210101ALI20221014BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20221014BHJP

   H01M 50/509 20210101ALI20221014BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20221014BHJP

   H01M 50/213 20210101ALN20221014BHJP

【ＦＩ】

H01M50/569

H01M50/298

H01M50/249

H01M50/509

H01M50/284

H01M50/213

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022510844

(86)(22)【出願日】2020-12-18

(85)【翻訳文提出日】2022-02-17

(86)【国際出願番号】 KR2020018715

(87)【国際公開番号】W WO2021125897

(87)【国際公開日】2021-06-24

(31)【優先権主張番号】10-2019-0172440

(32)【優先日】2019-12-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】ジュン－フン・イ

(72)【発明者】

【氏名】ドゥ－ハン・ユン

(72)【発明者】

【氏名】ヨン－ファン・キム

(72)【発明者】

【氏名】ジェ－フン・ヤン

【テーマコード（参考）】

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H040AA03

5H040AS07

5H040AT01

5H040AT06

5H040AY05

5H040AY10

5H040DD08

5H040DD26

5H043AA19

5H043BA11

5H043CA03

5H043CA05

5H043FA04

(57)【要約】

本発明の一実施例による複数の単位モジュールを含むバッテリーモジュールアセンブリー及びＢＭＳアセンブリーを含むサブパックは、バッテリーモジュールアセンブリーがサイドビームを含み、ＢＭＳアセンブリーがバッテリーモジュールアセンブリーとワイヤボンディングによって電気的に接続され、上部に複数のセンシング端子が備えられ、複数のセンシング端子が、コネクティングワイヤによってバッテリーモジュールアセンブリーとワイヤボンディングされることを特徴とする。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の単位モジュールを含むバッテリーモジュールアセンブリーと、前記バッテリーモジュールアセンブリーの長手方向の一側に結合するＢＭＳアセンブリーと、を含むサブパックであって、
前記バッテリーモジュールアセンブリーは、
前記複数の単位モジュールの少なくとも一側面に備えられるサイドビームを含み、
前記ＢＭＳアセンブリーは、
前記バッテリーモジュールアセンブリーとワイヤボンディングによって電気的に接続され、上部に複数のセンシング端子が備えられ、
前記複数のセンシング端子は、コネクティングワイヤによって前記バッテリーモジュールアセンブリーとワイヤボンディングされることを特徴とする、サブパック。

【請求項2】

前記バッテリーモジュールアセンブリーは、
長手方向に沿って連結される複数の単位モジュールを含む第１サブモジュールと、
複数の単位モジュールを含み、前記単位モジュールの幅方向に沿って第１サブモジュールと連結される第２サブモジュールと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のサブパック。

【請求項3】

前記ＢＭＳアセンブリーは、
前記第１サブモジュールの充放電を制御する第１ＢＭＳと、
前記第２サブモジュールの充放電を制御する第２ＢＭＳと、
前記第１ＢＭＳ及び前記第２ＢＭＳの周りを囲み、前記バッテリーモジュールアセンブリーの長手方向の一側に締結されるＢＭＳフレームと、を含むことを特徴とする、請求項２に記載のサブパック。

【請求項4】

前記単位モジュールは、
複数のセルグループを形成する複数のバッテリーセルと、
前記複数のバッテリーセルを支持する下部ハウジングと、
前記下部ハウジングの上部に結合し、前記複数のバッテリーセルの収容空間を提供する上部ハウジングと、
前記上部ハウジングの上面に取り付けられ、相互に離隔して並んで配置される複数の並列バスバーと、を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のサブパック。

【請求項5】

前記ＢＭＳアセンブリーは、
複数のＢＭＳと、
前記複数のＢＭＳを一括に囲んで固定するＢＭＳフレームと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のサブパック。

【請求項6】

前記第１サブモジュールと前記第２サブモジュールとは、相互に隣接する並列バスバー同士の電気的な接続によって直列に接続することを特徴とする、請求項２に記載のサブパック。

【請求項7】

同じ前記セルグループ内に含まれる複数のバッテリーセル同士の並列接続、同じサブモジュールに含まれる複数の単位モジュール同士の並列接続、及び相互に隣接する複数のサブモジュール同士の直列接続は、全てワイヤボンディングによって行われることを特徴とする、請求項４に記載のサブパック。

【請求項8】

前記第１ＢＭＳ及び前記第２ＢＭＳの各々は、複数のセンシング端子を含み、
前記第１ＢＭＳの前記センシング端子は、前記第１サブモジュールの並列バスバーとワイヤボンディングによって電気的に接続され、
前記第２ＢＭＳのセンシング端子は、前記第２サブモジュールの並列バスバーとワイヤボンディングによって電気的に接続されることを特徴とする、請求項３に記載のサブパック。

【請求項9】

請求項１に記載のサブパックの一対が、前記サブパックの長手方向に平行する中心軸を基準で相互に鏡面対称の形態で結合したことを特徴とする、バッテリーパック。

【請求項10】

請求項９に記載のバッテリーパックを含む、自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の単位モジュールとＢＭＳアセンブリーを含むサブパック及びそれを含むバッテリーパックに関し、より詳しくは、複数の単位モジュールをコネクティングワイヤによって直列と並列の混合形態で電気的に接続した構造を有するサブパック及びこのようなサブパックの一対を直列バスバーによって直列で接続した構造を有するバッテリーパックに関する。

【0002】

本出願は、２０１９年１２月２０日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１７２４４０号に基づく優先権を主張し、該当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】

【0003】

製品群に応じた適用性が高く、且つ、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）などに普遍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伴う副産物が全く生じないという点で、環境にやさしく、エネルギー効率が向上できることから、新しいエネルギー源として注目を集めている。

【0004】

現在、広く使用される二次電池の種類としては、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がある。このような単位二次電池セル、即ち、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、これよりさらに高い出力電圧が要求される場合、複数のバッテリーセルを直列接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーパックに要求される充放電容量によって複数のバッテリーセルを並列接続してバッテリーパックを構成し得る。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数は、要求される出力電圧または充放電容量によって多様に設定可能である。

【0005】

なお、複数のバッテリーセルを直列・並列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を用いてその他の構成要素を追加してバッテリーパックやバッテリーラックを構成する方法が一般的である。

【0006】

そこで、複数の単位モジュール同士の電気的／機械的締結、そして単位モジュールとＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）との電気的／機械的締結を最大限に簡素にすることができる構造を有するバッテリーパックの開発によって、部品コスト節減及び管理的な面における損失を最小化する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、複数の単位モジュール同士の電気的／機械的締結、そして単位モジュールとＢＭＳとの電気的／機械的締結を最大限に簡素にすることができる構造を有するサブパック及びそれを含むバッテリーパックを提供することで、部品コストの節減及び管理的な面における損失を最小化することを目的とする。

【0008】

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述の課題に制限されず、言及していないさらに他の課題は、下記する発明の説明から当業者にとって明確に理解されるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を達成するための本発明の一実施例による複数の単位モジュールを含むバッテリーモジュールアセンブリーと、バッテリーモジュールアセンブリーの長手方向の一側に結合するＢＭＳアセンブリーと、を含むサブパックであって、バッテリーモジュールアセンブリーは、複数の単位モジュールの少なくとも一側面に備えられるサイドビームを含み、ＢＭＳアセンブリーは、バッテリーモジュールアセンブリーとワイヤボンディングによって電気的に接続され、上部に複数のセンシング端子が備えられ、複数のセンシング端子は、コネクティングワイヤによってバッテリーモジュールアセンブリーとワイヤボンディングされることを特徴とするサブパックを提供する。

【0010】

バッテリーモジュールアセンブリーは、長手方向に沿って連結される複数の単位モジュールを含む第１サブモジュールと、複数の単位モジュールを含み、単位モジュールの幅方向に沿って第１サブモジュールと連結される第２サブモジュールと、を含み得る。

【0011】

ＢＭＳアセンブリーは、第１サブモジュールの充放電を制御する第１ＢＭＳと、第２サブモジュールの充放電を制御する第２ＢＭＳと、第１ＢＭＳ及び第２ＢＭＳの周りを囲み、バッテリーモジュールアセンブリーの長手方向の一側に締結されるＢＭＳフレームと、を含み得る。

【0012】

単位モジュールは、複数のセルグループを形成する複数のバッテリーセルと、複数のバッテリーセルを支持する下部ハウジングと、下部ハウジングの上部に結合し、複数のバッテリーセルの収容空間を提供する上部ハウジングと、上部ハウジングの上面に取り付けられ、相互に離隔して並んで配置される複数の並列バスバーと、を含み得る。

【0013】

ＢＭＳアセンブリーは、複数のＢＭＳと、複数のＢＭＳを一括に囲んで固定するＢＭＳフレームと、を含み得る。

【0014】

サブパックは、第１サブモジュールと第２サブモジュールとは、相互に隣接する並列バスバー同士の電気的な接続によって直列に接続し得る。

【0015】

同じセルグループ内に含まれる複数のバッテリーセル同士の並列接続、同じサブモジュールに含まれる複数の単位モジュール同士の並列接続及び相互に隣接する複数のサブモジュール同士の直列接続は、全てワイヤボンディングによって行われ得る。

【0016】

第１ＢＭＳ及び第２ＢＭＳの各々は、複数のセンシング端子を含み、第１ＢＭＳのセンシング端子は、第１サブモジュールの並列バスバーとワイヤボンディングによって電気的に接続され、第２ＢＭＳのセンシング端子は、第２サブモジュールの並列バスバーとワイヤボンディングによって電気的に接続され得る。

【0017】

なお、本発明は、バッテリーパックであって、前述したサブパックの一対が、サブパックの長手方向に平行する中心軸を基準で相互に鏡面対称の形態で結合したことを特徴とするバッテリーパックを提供する。

【0018】

また、本発明は、自動車であって、前述した実施例によるバッテリーパックを含むことを特徴とする自動車を提供する。

【発明の効果】

【0019】

本発明の一面によると、バッテリーパックを構成する複数の単位モジュール同士の電気的／機械的締結、そして単位モジュールとＢＭＳとの電気的／機械的締結を最大限に簡素にすることができ、これによって、部品コストの節減及び管理的な面における損失を最小化することができる。

【0020】

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】

【0021】

【図1】本発明の一実施例によるバッテリーパックを示す斜視図である。

【図2】図１に示したバッテリーパックの前面をより詳しく示した部分斜視図である。

【図3】本発明の一実施例によるサブパックを示す斜視図である。

【図4】図３に示したサブパックの下面斜視図である。

【図5】本発明の一実施例によるサブパックに適用されるバッテリーモジュールアセンブリーの斜視図である。

【図6】図５に示したバッテリーモジュールアセンブリーに適用される単位モジュールの斜視図である。

【図7】図６に示した単位モジュールの下面図である。

【図8】図５に示したバッテリーモジュールアセンブリーに適用されるサブモジュールを構成するための一対の単位モジュールの結合関係を示す図である。

【図9】図６に示した単位モジュールの上面構造の一部を拡大して示した部分拡大図である。

【図10】図５に示したバッテリーモジュールアセンブリーを構成する単位モジュール同士の電気的接続関係を示す図である。

【図11】図５に示したバッテリーモジュールアセンブリーに適用される後方ブロックを示した図である。

【図12】図３に示したサブパックを構成するＢＭＳ組立体の斜視図である。

【図13】図３に示したサブパックを構成するＢＭＳ組立体の斜視図である。

【図14】図１２及び図１３に示したＢＭＳ組立体と、図５に示したバッテリーモジュールアセンブリーとの電気的な結合関係を示す図である。

【図15】本発明の一実施例による一対のサブパック同士の電気的接続関係を示す図である。

【図16】本発明の一実施例によるサブパックを構成するＢＭＳ組立体とバッテリーモジュールアセンブリーとの結合構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

【0023】

図１～図５を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーパックは、一対のサブパック１、ヒートシンク２、直列バスバー３及び複数の締結ボルト４を含む。

【0024】

一対のサブパック１は、その間にヒートシンク２を介在した状態でバッテリーパックの幅方向（Ｙ軸方向）に平行する中心軸を基準で相互に鏡面対称形態で結合する。即ち、一対のサブパック１は、各々の底面が互いに対面した状態で結合する。以下、説明の便宜のために、必要な場合、上部に位置するサブパック１を第１サブパックと称し、下部に位置するサブパック１を第２サブパックと称することがある。サブパック１の具体的な構造については、図３以下を参照して詳しく後述する。

【0025】

ヒートシンク２は、バッテリーパックの冷却のために適用される構成要素であって、一対のサブパック１の間に介在され、これによってその両面が一対のサブパック１の各々と接触する。

【0026】

一方、ヒートシンク２は、一対のサブパック１と直接的に接触する代わりに、熱伝達物質を介して間接的に接触するように配置されることも可能である。例えば、熱伝達物質が一対のサブパック１とヒートシンク２との間に配置され得る。

【0027】

直列バスバー３は、互いに鏡面対称の形態で結合した一対のサブパック１を直列で接続する。即ち、第１サブパック１の幅方向（Ｙ軸に平行する方向）の一側最外郭に位置する並列バスバー１１４と、第２サブパック１の幅方向（Ｙ軸に平行する方向）の一側最外郭に位置する並列バスバー１１４とは、相異なる極性を有し、直列バスバー３は、このような一対の並列バスバー１１４を連結することで、一対のサブパック１が互いに直列で接続するようにする。

【0028】

締結ボルト４は、一対のサブパック１の締結に用いられ得る。また、締結ボルト４は、これとは異なり、単位モジュール１１０同士の締結及びバッテリーモジュールアセンブリー１０とＢＭＳアセンブリー２０との締結に用いられ、これによって完成された一対のサブパック１の結合は、第１サブパック１とヒートシンク２との間、第２サブパック１とヒートシンク２との間に介在される接着層によって行われ得る。また、結合力の極大化のために、ボルト締めによる締結及び接着層の介在による結合を共に適用することも可能である。

【0029】

以下、図３～図５を参照して、本発明の一実施例によるサブパック１の概略的な構造を説明する。

【0030】

図３～図５を参照すると、本発明の一実施例によるサブパック１は、バッテリーモジュールアセンブリー１０及びＢＭＳアセンブリー２０を含む。

【0031】

バッテリーモジュールアセンブリー１０は、複数のサブモジュール１００、後方ブロック２００及びサイドビーム３００を含む。

【0032】

複数のサブモジュール１００は、互いに直列で接続され、各々のサブモジュール１００は、互いに並列で接続される複数の単位モジュール１１０を含む。本発明の図面においては、一つのサブモジュール１００が二つの単位モジュール１１０を結合した形態を有し、また、一つのバッテリーモジュールアセンブリー１０が二つのサブモジュール１００を結合した形態を有する場合のみを図示しているが、本発明はこれに限定されない。即ち、一つのサブモジュール１００が、三つ以上の単位モジュール１１０が結合した形態を有し得、また、一つのバッテリーモジュールアセンブリー１０が、三つ以上のサブモジュール１００を結合した形態を有することも可能である。一方、説明の便宜のために、図５に示した一対のサブモジュール１００の各々を第１サブモジュール１００及び第２サブモジュール１００に区分して称する。

【0033】

後方ブロック２００は、複数のサブモジュール１００の機械的な締結のために適用される部品であり得る。以下、後方ブロック２００については後述の関連説明でより具体的に説明する。

【0034】

サイドビーム３００は、複数の単位モジュール１１０の少なくとも一側面または両側面に備えられ得る。このようなサイドビーム３００は、複数の単位モジュール１１０をより安定的に支持できる。また、サイドビーム３００は、複数の単位モジュール１１０側へ伝達される外部衝撃などを緩衝し、複数の単位モジュール１１０側への衝撃伝達を最小化できる。

【0035】

以下、図６～図９を参照して、単位モジュール１１０の具体的な構造について説明する。

【0036】

図６～図９を参照すると、単位モジュール１１０は、複数のバッテリーセル１１１、下部ハウジング１１２、上部ハウジング１１３及び複数の並列バスバー１１４を含む。

【0037】

バッテリーセル１１１は、例えば、円筒型バッテリーセルであり得る。バッテリーセル１１１は、単位モジュール１１０の長手方向（図６のＸ軸に平行する方向）に沿って複数個が備えられ得、また、単位モジュール１１０の幅方向（図６のＹ軸に平行する方向）に沿って複数個が備えられ得る。複数のバッテリーセル１１１は、下部ハウジング１１２の上に立てられて配置される。複数のバッテリーセル１１１は各々、上部ハウジング１１３の上面から外部に露出する正極端子１１１ａ及び負極端子１１１ｂを備える。バッテリーセル１１１が円筒型バッテリーセルである場合、電極組立体を収容する缶が負極端子１１１ｂとして機能できる。

【0038】

単位モジュール１１０の長手方向に沿って配置される複数のバッテリーセル１１１は、互いに並列で接続して一つのセルグループＣを形成する。また、単位モジュール１１０の幅方向に沿って配置される複数のセルグループＣは、互いに直列で接続される。以下、説明の便宜上、必要な場合、複数のセルグループＣのうち互いに隣接する二つのセルグループＣを第１セルグループ及び第２セルグループに区分して称する。

【0039】

図９を参照すると、このような並列／直列接続は、複数の並列バスバー１１４及びコネクティングワイヤＷを用いて具現される。各々のセルグループＣの両側には、並列バスバー１１４が配置される。第１セルグループＣを構成するバッテリーセル１１１の正極端子１１１ａは、第１セルグループＣの一側に位置する並列バスバー１１４とワイヤボンディング（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）によって接続される。第１セルグループＣを構成するバッテリーセル１１１の負極端子１１１ｂは、第１セルグループＣの他側に位置する並列バスバー１１４とワイヤボンディングによって接続する。これによって第１セルグループＣを構成する複数のバッテリーセル１１１は、互いに並列で接続される。

【0040】

また、第１セルグループＣと隣接する第２セルグループＣを構成する複数のバッテリーセル１１１の正極端子１１１ａは、第２セルグループの一側に位置する並列バスバー１１４、即ち、第１セルグループＣの他側に位置する並列バスバー１１４とワイヤボンディングによって接続される。第２セルグループＣを構成する複数のバッテリーセル１１１の負極端子１１１ｂは、第２セルグループＣの他側に位置する並列バスバー１１４とワイヤボンディングによって接続される。これによって第２セルグループＣをなす複数のバッテリーセル１１１は互いに並列接続をなし、また第１セルグループＣと第２セルグループＣとは、互いに直列接続をなす。

【0041】

図６～図９を参照すると、下部ハウジング１１２は、複数のバッテリーセル１１１を支持し、締結突出部１１２ａ、固定突出部１１２ｂ、第１締結収容部１１２ｃ及び第１固定収容部１１２ｄを備え得る。固定突出部１１２ｂ及び第１固定収容部１１２ｄは必須の構成要素ではないが、単位モジュール１１０同士の締結の便利性のために備えられ得る構成要素である。

【0042】

締結突出部１１２ａは、下部ハウジング１１２の長手方向（図６のＸ軸に平行する方向）の一側に少なくとも一つが備えられ、下部ハウジング１１２の外側へ突出して形成される。締結突出部１１２ａは、単位モジュール１１０の高さ方向（図６のＺ軸に平行する方向）に沿って締結ボルト４（図１参照）が挿入され得るボルト孔Ｈ１を備える。固定突出部１１２ｂは、下部ハウジング１１２の長手方向の一側に少なくとも一つが備えられ、下部ハウジング１１２の外側へ突出して形成される。固定突出部１１２ｂは、上方（図６のＺ軸に平行する方向）へ突出して形成された固定突起ｆを備え得る。

【0043】

第１締結収容部１１２ｃは、下部ハウジング１１２の長手方向の他側に備えられ、締結突出部１１２ａと対応する位置に対応する形状で備えられる。したがって、サブモジュール１００の形成のために複数の単位モジュール１１０を長手方向に沿って締結する場合において、一つの単位モジュール１１０の締結突出部１１２ａは、隣接する他の単位モジュール１１０の第１締結収容部１１２ｃ内に挿入される。また、上部ハウジング１１３は、第１締結収容部１１２ｃと対応する位置に形成されるボルト孔Ｈ２を備える。これによって、一対の単位モジュール１１０が結合したとき、下部ハウジング１１２に備えられるボルト孔Ｈ１と上部ハウジング１１３に備えられるボルト孔Ｈ２とは、一つの締結ボルト４（図１参照）が挿通できるように互いに同じ位置に置かれる。

【0044】

第１固定収容部１１２ｄは、下部ハウジング１１２の長手方向の他側に備えられ、固定突出部１１２ｂと対応する位置に対応する形状で備えられる。したがって、サブモジュール１００の形成のために複数の単位モジュール１１０を長手方向に沿って締結する場合において、一つの単位モジュール１１０の固定突出部１１２ｂは、隣接する他の単位モジュール１１０の第１固定収容部１１２ｄ内に挿入される。また、上部ハウジング１１３は、第１固定収容部１１２ｄと対応する位置に形成される突起収容溝Ｇを備える。これによって、一対の単位モジュール１１０が結合したとき、下部ハウジング１１２に備えられる固定突起ｆは、上部ハウジング１１３に備えられる突起収容溝Ｇ内に挿入され、これによって一対の単位モジュール１１０が水平方向（図６のＸ－Ｙ平面に平行する方向）に沿って動かないように固定される。

【0045】

上部ハウジング１１３は、複数のバッテリーセル１１１を収容可能な空間を提供し、少なくとも一つのボルト孔Ｈ２及び上面に形成される複数のセル露出部１１３ａを備える。

【0046】

ボルト孔Ｈ２は、前述したように、下部ハウジング１１２の第１締結収容部１１２ｃと対応する位置に形成され、締結ボルト４（図１参照）が挿入される空間を提供する。

【0047】

セル露出部１１３ａは、上部ハウジング１１３の長手方向（図６のＸ軸に平行する方向）に沿って延びた形態を有し、セルグループＣと対応する位置にセルグループＣの個数と同じ個数で備えられる。セル露出部１１３ａは、バッテリーセル１１１の正極端子１１１ａ及び負極端子１１１ｂが上部ハウジング１１３の上面から外部に露出するように複数のスリットＳを備える。

【0048】

一つの単位モジュール１１０内に備えられる複数のバッテリーセル１１１は、スリットＳから露出した正極端子１１１ａ及び負極端子１１１ｂが並列バスバー１１４とワイヤボンディングによって接続することで、直列／並列が混合した形態で電気的な接続をなす。

【0049】

並列バスバー１１４は、セル露出部１１３ａに平行する方向へ延びた形態を有し、上部ハウジング１１３の上面に取り付けられる。並列バスバー１１４は、複数のセル露出部１１３ａの各々の両側に配置される。複数の並列バスバー１１４のうち単位モジュール１１０の幅方向（図６のＹ軸に平行する方向）の一側端部に配置される並列バスバー１１４と他側端部に配置される並列バスバー１１４とは相異なる極性を有する。これは、単位モジュール１１０の幅方向に沿って複数のサブモジュール１００を接続するに際し、互いに直列接続を可能にするためである。図１０を参照すると、互いに隣接するサブモジュール１００の各々の最外側に備えられた一対の並列バスバー１１４が互いに接触するか、またはワイヤボンディングによって接続されることで、隣接するサブモジュール１００同士が直列接続される。

【0050】

図１１を参照すると、後方ブロック２００は、複数の後方締結部２１０及び複数の後方固定部２２０を備える。

【0051】

後方締結部２１０は、下部ハウジング１１２の第１締結収容部１１２ｃと対応する位置に対応する形状で備えられる。後方締結部２１０は、上部ハウジング１１３のボルト孔Ｈ２と対応する位置に対応するサイズで形成されるボルト孔Ｈ３を備える。

【0052】

後方固定部２２０は、下部ハウジング１１２の第１固定収容部１１２ｄと対応する位置に対応する形状で備えられる。図示していないが、後方固定部２２０は、上部ハウジング１１３の突起収容溝Ｇ（図７参照）と対応する位置に対応するサイズに形成される固定突起を備え得る。

【0053】

以下、図１２～図１６を参照して、ＢＭＳアセンブリー２０について詳しく説明する。

【0054】

図１２～図１６を参照すると、ＢＭＳアセンブリー２０は、複数のＢＭＳ（ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）２１及び複数のＢＭＳ２１を一括に囲んで固定するＢＭＳフレーム２２を含む。ＢＭＳアセンブリー２０は、バッテリーモジュールアセンブリー１０（図５参照）の長手方向（図５のＸ軸に平行する方向）の一側に結合する。即ち、ＢＭＳアセンブリー２０は、サブパック１の個数と同じ個数で備えられる。

【0055】

ＢＭＳ２１は複数個が備えられ、各々のＢＭＳ２１は、上部に備えられた複数のセンシング端子Ｔを介して各々のサブモジュール１００と１対１に接続される。即ち、ＢＭＳ２１は、サブモジュール１００の個数と同数で備えられる。図１４に示したように、ＢＭＳ２１のセンシング端子Ｔは、コネクティングワイヤＷを用いたワイヤボンディングによって並列バスバー１１４と１対１に接続する。これによって、ＢＭＳ２１は、複数のセルグループＣ（図７参照）の電圧及び／または電流をセンシングし、これによってサブモジュール１００の充放電を制御することができる。本発明の図面においては、一つのＢＭＳアセンブリー２０毎にＢＭＳ２１が二個ずつ備えられる場合を例示しているが、この場合、各々のＢＭＳ２１を、説明の便宜上、第１ＢＭＳ２１及び第２ＢＭＳ２１に称する。

【0056】

第１ＢＭＳ２１は、第１サブモジュール１００（図５参照）の充放電を制御し、第２ＢＭＳ２１は、第１サブモジュール１００に隣接する第２サブモジュール１００（図５参照）の充放電を制御する。

【0057】

ＢＭＳフレーム２２は、複数のＢＭＳ２１を一括に囲んで固定し、バッテリーモジュールアセンブリー１０（図５参照）の長手方向の一側に結合する。ＢＭＳフレーム２２は、バッテリーモジュールアセンブリー１０（図５参照）の幅方向（図５のＹ軸に平行する方向）に沿って延びた形態を有し、バッテリーモジュールアセンブリー１０の幅と対応する長さを有する。

【0058】

ＢＭＳフレーム２２は、複数の前方締結部２２ａ、複数の第２締結収容部２２ｂ、複数の第２固定収容部２２ｃ及びバスバー取付け部２２ｄを備え得る。

【0059】

前方締結部２２ａは、締結突出部１１２ａと対応する位置に備えられ、ボルト孔Ｈ４を備える。前方締結部２２ａに形成されたボルト孔Ｈ４は、下部ハウジング１１２に形成されたボルト孔Ｈ１と対応する位置に対応する形状で備えられる。これによって、一つの締結ボルト４（図１及び図２参照）が前方締結部２２ａに形成されたボルト孔Ｈ４と下部ハウジング１１２に形成されたボルト孔Ｈ１とを同時に通過でき、これによって、バッテリーモジュールアセンブリー１０とＢＭＳアセンブリー２０が締結される。

【0060】

第２締結収容部２２ｂは、前方締結部２２ａ及び締結突出部１１２ａと対応する位置に溝状で備えられる。第２締結収容部２２ｂは、締結突出部１１２ａと対応する形状を有し、これによって締結突出部１１２ａが第２締結収容部２２ｂ内に挿入され、ＢＭＳアセンブリー２０とバッテリーモジュールアセンブリー１０とが互いに密着できる。

【0061】

第２固定収容部２２ｃは、固定突出部１１２ｂと対応する位置に溝状で備えられる。第２固定収容部２２ｃは、固定突出部１１２ｂと対応する形状を有し、これによって、固定突出部１１２ｂが第２固定収容部２２ｃ内に挿入され、ＢＭＳアセンブリー２０とバッテリーモジュールアセンブリー１０とが互いに密着できる。

【0062】

バスバー取付け部２２ｄは、ＢＭＳフレーム２２の長手方向の一側に溝状で備えられる。バスバー取付け部２２ｄは、互いに鏡面対称の形態で結合した一対のサブパック１を直列で接続する直列バスバー３が取り付けられる空間を提供する。図１５に示したように、一対のＢＭＳアセンブリー２０は、バッテリーパックの幅方向（図５のＹ軸に平行する方向）に平行する中心軸を基準で互いに鏡面対称の形態で結合する。このように結合した一対のＢＭＳアセンブリー２０の各々に備えられたバスバー取付け部２２ｄが互いに接続して直列バスバー３が取り付けられる空間を提供する。

【0063】

このようにバスバー取付け部２２ｄに取り付けられた直列バスバー３は、一対のサブパック１の各々の最外郭に備えられた並列バスバー１１４同士を接続し、これによって一対のサブパック１は相互に直列で接続される。直列バスバー３と並列バスバー１１４との電気的接続は、コネクティングワイヤＷを用いたワイヤボンディングによって行われる。

【0064】

上述したように、本発明の一実施例によるバッテリーパックは、複数の単位モジュール１１０がボルト締め結合によって簡単に締結可能な構造を有するのみならず、複数の単位モジュール１１０が結合して形成されたバッテリーモジュールアセンブリー１０とＢＭＳアセンブリー２０との結合も、ボルト締め結合によって簡単に締結可能になる構造を有する。

【0065】

即ち、本発明の一実施例によるバッテリーパックは、図１及び図２に示したように、一対のサブパック１が互いに鏡面対称の形態で対面した状態で締結ボルト４をボルト孔Ｈ１～Ｈ４内に挿入することで一対のサブパック１が締結される構造を有する。また、本発明の一実施例によるバッテリーパックは、このような一対のサブパック１の締結によって各々のサブパック１を構成する単位モジュール１１０同士の締結及びバッテリーモジュールアセンブリー１０とＢＭＳアセンブリー２０との締結も同時に行われる構造を有する。

【0066】

また、本発明の一実施例によるバッテリーパックによると、並列バスバー１１４及び直列バスバー３を用いて構成要素同士の電気的接続にワイヤボンディングを適用することで、複数の単位モジュール１１０を簡単に直列と並列の混合形態にすることができ、これによって、必要に応じる容量及び出力電圧の拡大が非常に容易になる。

【0067】

一方、本発明の一実施例による自動車は、上述した本発明の実施例によるバッテリーパックを含む。

【0068】

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0069】

１ サブパック、第１サブパッ第２サブパックク、
２ ヒートシンク
３ 直列バスバー
４ 締結ボルト
１０ バッテリーモジュールアセンブリー
２０ ＢＭＳアセンブリー
２１ ＢＭＳ、第１ＢＭＳ、第２ＢＭＳ
２２ ＢＭＳフレーム
２２ａ 前方締結部
２２ｂ 第２締結収容部
２２ｃ 第２固定収容部
２２ｄ バスバー取付け部
１００ サブモジュール、第１サブモジュール、第２サブモジュール
１１０ 単位モジュール
１１１ バッテリーセル
１１１ａ 正極端子
１１１ｂ 負極端子
１１２ 下部ハウジング
１１２ａ 締結突出部
１１２ｂ 固定突出部
１１２ｃ 第１締結収容部
１１２ｄ 第１固定収容部
１１３ 上部ハウジング
１１３ａ セル露出部
１１４ 並列バスバー
２００ 後方ブロック
２１０ 後方締結部
２２０ 後方固定部
３００ サイドビーム
Ｃ セルグループ、第１セルグループ、第２セルグループ
ｆ 固定突起
Ｇ 突起収容溝
Ｈ１ ボルト孔
Ｈ２ ボルト孔
Ｈ３ ボルト孔
Ｈ４ ボルト孔
Ｓ スリット
Ｔ センシング端子
Ｗ コネクティングワイヤ

【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】

【国際調査報告】