特表 2024-533186 バッテリーパック、及びこれを含む自動車

(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】2024-09-12

(54)【発明の名称】バッテリーパック、及びこれを含む自動車

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/211 20210101AFI20240905BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20240905BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20240905BHJP

   H01M 50/30 20210101ALI20240905BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240905BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20240905BHJP

   H01M 10/6554 20140101ALI20240905BHJP

   H01M 10/653 20140101ALI20240905BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240905BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20240905BHJP

   H01M 50/591 20210101ALI20240905BHJP

   H01M 50/289 20210101ALI20240905BHJP

   H01M 50/507 20210101ALI20240905BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

H01M50/211

H01M50/291

H01M50/204 401F

H01M50/30

H01M50/204 401H

H01M10/613

H01M10/647

H01M10/6554

H01M10/653

H01M10/625

H01M50/588

H01M50/591 101

H01M50/289 101

H01M50/507

H01M50/293

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024514064

(86)(22)【出願日】2023-06-09

(85)【翻訳文提出日】2024-03-01

(86)【国際出願番号】 KR2023007981

(87)【国際公開番号】W WO2023239216

(87)【国際公開日】2023-12-14

(31)【優先権主張番号】10-2022-0070539

(32)【優先日】2022-06-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2023-0055776

(32)【優先日】2023-04-27

(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】ジョン－ハ・ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ウ－ヨン・クォン

(72)【発明者】

【氏名】イン－ス・キム

(72)【発明者】

【氏名】ジン－ヨン・パク

(72)【発明者】

【氏名】ホ－ジュネ・チ

【テーマコード（参考）】

5H012

5H031

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H012AA03

5H012BB08

5H031AA09

5H031EE04

5H031KK01

5H040AA03

5H040AA07

5H040AA28

5H040AA37

5H040AS07

5H040AT04

5H040AT06

5H040AY05

5H040AY10

5H040DD04

5H043AA02

5H043AA04

5H043AA13

5H043AA19

5H043BA19

5H043CA08

5H043CA22

5H043DA09

5H043FA04

5H043GA23

5H043GA25

5H043GA30

5H043KA45F

(57)【要約】

本発明のバッテリーパックは、複数のパウチ型バッテリーセルと、内部空間に前記複数のパウチ型バッテリーセルを収納するパックケースと、前記複数のパウチ型バッテリーセルの少なくとも１つのパウチ型バッテリーセルの外部を部分的に取り囲んで開放部を形成するように構成されたセルカバーとを含み、前記パックケースは、前記開放部が位置する側に火炎遅延部を備えることを特徴とする。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のパウチ型バッテリーセルと、
内部空間に前記複数のパウチ型バッテリーセルを収納するパックケースと、
前記複数のパウチ型バッテリーセルの少なくとも１つのパウチ型バッテリーセルの外部を部分的に取り囲んで開放部を形成するように構成されたセルカバーと、を含み、
前記パックケースは、
前記開放部が位置する側に火炎遅延部を備えることを特徴とする、バッテリーパック。

【請求項2】

前記火炎遅延部は、
前記少なくとも１つのパウチ型バッテリーセルで発生するガス及び火炎の直進性を低減して通過させるように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項3】

前記パックケースの内部空間は、
前記複数のパウチ型バッテリーセルを収納する収納空間と、
前記収納空間の周辺のベント空間とを含み、
前記火炎遅延部を通過したガス及び火炎を前記ベント空間を通して前記パックケースの外部に排出することを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。

【請求項4】

前記セルカバーは複数であり、
前記火炎遅延部は、
隣接する前記セルカバー間に対応する位置に備えられる隔離部と、それぞれの前記セルカバーの開放部に対応する位置に備えられる捕集部とを含むことを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。

【請求項5】

前記隔離部は、
少なくとも一部が前記収納空間と前記ベント空間との間に位置し、
前記捕集部は、前記ベント空間内に位置することを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック。

【請求項6】

前記パックケースは、
前記火炎遅延部を収容するように構成された収容部を備えることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項7】

前記火炎遅延部は、
前記パックケースと結合可能なように構成された結合部を備えることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック。

【請求項8】

前記火炎遅延部は、少なくとも一側端部の断面に波形状を含むくさび形構造物であることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。

【請求項9】

前記セルカバーは、
取り囲まれた前記パウチ型バッテリーセルの一側面をカバーする第１カバー部と、
取り囲まれた前記パウチ型バッテリーセルの他側面をカバーする第２カバー部と、
前記第１カバー部と前記第２カバー部とを連結し、取り囲まれた前記パウチ型バッテリーセルの一側をカバーする上側カバー部とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項10】

前記複数のパウチ型バッテリーセルは、それぞれ電極リードを備え、
前記セルカバーは、
前記第１カバー部の端部のうちの前記電極リードが備えられた側の端部と、前記第２カバー部の端部のうちの前記電極リードが備えられた側の端部とに前記開放部を形成することを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーパック。

【請求項11】

前記バッテリーパックは、
前記開放部をカバーするサイドアセンブリをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリーパック。

【請求項12】

前記サイドアセンブリは、
少なくとも一部が前記セルカバーに挿入されることを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリーパック。

【請求項13】

前記サイドアセンブリは、
前記電極リードを電気的に接続するように構成されたバスバーアセンブリと、
前記バスバーアセンブリの一側をカバーして取り囲まれた前記パウチ型バッテリーセルの少なくとも一部で発生するガスを排出できるように構成されたエンドカバーとを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のバッテリーパック。

【請求項14】

前記サイドアセンブリは、
絶縁のために、前記バスバーアセンブリと前記エンドカバーとの間に中間カバーを備えることを特徴とする、請求項１３に記載のバッテリーパック。

【請求項15】

前記サイドアセンブリは、
メッシュ部材を備えることを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリーパック。

【請求項16】

前記バッテリーパックは、
前記セルカバーと前記パックケースとの間の空間、及び複数のパウチ型バッテリーセルとパックケースとの間の空間のうちの少なくとも一部の空間にサーマルレジンを備えることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項17】

前記セルカバーは、
前記パウチ型バッテリーセルが前記第１カバー部と前記第２カバー部との間に立設された状態で支持するように構成されたことを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーパック。

【請求項18】

前記セルカバーは、
前記第１カバー部の内側面及び第２カバー部の内側面のうちの少なくとも一部に絶縁コーティング層を含むことを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーパック。

【請求項19】

前記セルカバーは、
前記第１カバー部の外側面及び第２カバー部の外側面のうちの少なくとも一部に接着部材を含むことを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーパック。

【請求項20】

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を含む、自動車。

【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、及びこれを含む自動車に関し、より詳しくは、安定性などが向上したバッテリーパック、及びこれを含む自動車に関する。本出願は、２０２２年０６月１０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００７０５３９号、２０２３年０４月２７日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２３－００５５７７６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】

各種モバイル機器と電気自動車、エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ、ＥＳＳ）などに対する技術開発と需要が大幅に増加することにつれ、エネルギー源としての二次電池に対する関心と需要が急激に増加している。

【0003】

従来、二次電池としてニッケルカドミウム電池又はニッケル水素電池などが多く用いられていたが、最近ではニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんどないため充電及び放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いリチウム二次電池が多く用いられている。

【0004】

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用いる。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ー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ともに封止して収納する外装材、すなわち電池ケースとを備える。

【0005】

一般に、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組み込まれている缶型電池と、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組み込まれているパウチ型電池とに分類される。

【0006】

最近では、電気自動車やエネルギー貯蔵システムのような中大型装置に駆動用やエネルギー貯蔵用としてバッテリーモジュールが広く用いられている。

【0007】

従来、バッテリーパックは、パックケース内部に１つ以上のバッテリーモジュールと、バッテリーモジュールの充放電を制御する制御ユニットとを含む。ここで、バッテリーモジュールは、モジュールケースの内部に複数のバッテリーセルを含む形態で構成される。すなわち、従来のバッテリーパックの場合、複数のバッテリーセル（二次電池）がモジュールケース内部に収納されてそれぞれのバッテリーモジュールを構成し、このようなバッテリーモジュールが１つ以上パックケース内部に収納されてバッテリーパックを構成する。特に、パウチ型電池の場合、重量が軽く、積層時にデッドスペース（ｄｅａｄ ｓｐａｃｅ）が少ないというなどの多くの側面で利点を有しているが、外部からの衝撃に弱く、組立性が多少劣るという問題がある。よって、複数のセルをモジュール化してから、パックケースの内部に収納される形態でバッテリーパックが製造されることが一般的である。

【0008】

しかし、従来のバッテリーパックの場合、モジュール化などによって、エネルギー密度と組立性、冷却性などの面で不利になる可能性がある。特に、パウチ型バッテリーセルの場合、スウェリングが発生する場合があり、従来のバッテリーパックは、このようなスウェリング状況に適切に対応することが困難であるという問題がある。

【0009】

また、従来のバッテリーパックの場合、モジュール化などによって、エネルギー密度と組立性、冷却性などの面で不利になる可能性がある。

【0010】

また、従来のバッテリーモジュールやバッテリーパックの場合、熱イベントに弱い場合がある。特に、バッテリーモジュールやバッテリーパックの内部で熱イベントが発生した場合、熱暴走が起こることで火炎が発生し、ひどい場合には爆発に至る可能性があるという問題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、スウェリング対応性能など多くの面に優れたバッテリーパック、及びこれを含む自動車を提供することである。

【0012】

また、本発明が解決しようとする他の課題は、熱イベントが発生したとき、優れた安定性を確保できるバッテリーパック、及びこれを含む自動車を提供することである。

【0013】

特に、バッテリーパックの内部で熱イベントが発生したとき、火炎の強度を低下させ、逆流を制御することによって、隣接するバッテリーセルへの熱伝播を防止できるバッテリーパック、及びこれを含む自動車を提供することである。

【0014】

ただし、本発明が解決しようとする技術的課題は上記課題に限定されず、言及されていない他の課題は、以下に記載された発明の説明から当業者に明確に理解されるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上述したように課題を解決するための本発明の一態様によるバッテリーパックは、複数のパウチ型バッテリーセルと、内部空間に前記複数のパウチ型バッテリーセルを収納するパックケースと、前記複数のパウチ型バッテリーセルの少なくとも１つのパウチ型バッテリーセルの外部を部分的に取り囲んで開放部を形成するように構成されたセルカバーとを含む。

【0016】

前記パックケースは、前記開放部が位置する側に火炎遅延部を備えることができる。

【0017】

前記火炎遅延部は、前記少なくとも１つのバッテリーセルで発生するガス及び火炎の直進性を低減して通過させるように構成され得る。

【0018】

前記パックケースの内部空間は、前記複数のパウチ型バッテリーセルを収納する収納空間と、前記収納空間の周辺のベント空間とを含むことができる。

【0019】

前記パックケースの内部空間は、前記火炎遅延部を通過したガス及び火炎を前記ベント空間を通して前記パックケースの外部に排出することができる。

【0020】

前記セルカバーは、複数存在し得る。

【0021】

前記火炎遅延部は、隣接する前記セルカバー間に対応する位置に備えられる隔離部と、それぞれの前記セルカバーの開放部に対応する位置に備えられる捕集部とを含むことができる。

【0022】

前記隔離部は、少なくとも一部が前記収納空間と前記ベント空間との間に位置し得る。

【0023】

前記捕集部は、前記ベント空間内に位置し得る。

【0024】

前記パックケースは、前記火炎遅延部を収容するように構成された収容部を備えることができる。

【0025】

前記火炎遅延部は、前記パックケースと結合可能なように構成された結合部を備えることができる。

【0026】

前記火炎遅延部は、少なくとも一側端部の断面に波形状を含むくさび形構造物であり得る。

【0027】

前記セルカバーは、取り囲まれた前記パウチ型バッテリーセルの一側面をカバーする第１カバー部と、取り囲まれた前記パウチ型バッテリーセルの他側面をカバーする第２カバー部と、前記第１カバー部と第２カバー部とを連結し、取り囲まれた前記パウチ型バッテリーセルの一側をカバーする上側カバー部とを含むことができる。

【0028】

前記複数のパウチ型バッテリーセルは、それぞれ電極リードを備えることができる。

【0029】

前記セルカバーは、前記第１カバー部の端部のうち前記電極リードが備えられた側の端部と、前記第２カバー部の端部のうち前記電極リードが備えられた側の端部とに前記開放部を形成することができる。

【0030】

前記バッテリーパックは、前記開放部をカバーするサイドアセンブリをさらに含むことができる。

【0031】

前記サイドアセンブリは、少なくとも一部が前記セルカバーに挿入され得る。

【0032】

前記サイドアセンブリは、前記電極リードを電気的に接続するように構成されたバスバーアセンブリと、前記バスバーアセンブリの一側をカバーして取り囲まれた前記パウチ型バッテリーセルの少なくとも一部で発生するガスを排出できるように構成されたエンドカバーとを含むことができる。

【0033】

前記サイドアセンブリは、絶縁のために前記バスバーアセンブリと前記エンドカバーとの間に中間カバーを備えることができる。

【0034】

前記サイドアセンブリは、メッシュ部を備えることができる。

【0035】

前記バッテリーパックは、前記セルカバーと前記パックケースとの間の空間、及び前記複数のパウチ型バッテリーセルとパックケースとの間の空間の少なくとも一部の空間にサーマルレジンを備えることができる。

【0036】

前記セルカバーは、前記パウチ型バッテリーセルが前記第１カバー部と前記第２カバー部との間に立設された状態で支持するように構成され得る。

【0037】

前記セルカバーは、前記第１カバー部の内側面及び第２カバー部の内側面のうちの少なくとも一部に絶縁コーティング層を含むことができる。

【0038】

前記セルカバーは、前記第１カバー部の外側面及び第２カバー部の外側面のうちの少なくとも一部に接着部材を含むことができる。

【0039】

本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含むことができる。

【発明の効果】

【0040】

本発明の一態様によると、プラスチックカートリッジのような積層用フレームや別途のモジュールケースなどの構成を用いることなく、複数のパウチ型バッテリーセルをパックケース内部に安定に収納することができる。

【0041】

さらに、パウチ型バッテリーセルを用いたＣＴＰ（Ｃｅｌｌ Ｔｏ Ｐａｃｋ）タイプのバッテリーパックをより効率的に実現することができる。すなわち、別途のモジュールケース内部にパウチ型バッテリーセルを収納し、このようなモジュールケースをパックケース内部に収納させるものではなく、パウチ型バッテリーセルを直接パックケース内部に収納させる形態でバッテリーパックを設けることができる。

【0042】

本発明のこのような構成によると、バッテリーパックの内部で熱イベントが発生したときに発生する火炎及びガスが開放部を通って火炎遅延部に向かうようになり、火炎及びガスが火炎遅延部に形成される一部の空間の間で連続して衝突するようになる。したがって、火炎及びガスの直進性が低下し、火炎及びガスの強度が低下した状態で排出することができる。また、火炎及びガスを排出しやすい位置に火炎遅延部を設けることで所望の方向へのガスの排出が可能となる。

【0043】

本発明の他の態様によると、セルカバーにサイドアセンブリが挿入される構造により、セルカバーとサイドアセンブリとが効率的に結合することができる。また、エンドカバーがパウチ型バッテリーセルのセルカバーで取り囲まれていない部分までカバーすることで、さらに安定に保護することができる。

【0044】

本発明のまた他の態様によると、パウチ型バッテリーセルでスウェリング又は熱暴走によるガス及び／又は火炎が発生する場合、第１ベント部を通してセルユニットの外部に排出することができる。したがって、サイドベントを誘導することで、ガス及び／又は火炎がセルカバーの開放された部分を通ってランダムに排出されることを防止することができる。

【0045】

本発明のまた他の態様によると、パウチ型バッテリーセルで発生し得る火炎の流れを中間カバーによって一次的に阻止できるため、火炎の強度を低下させ、第１ベント部への火炎の急激な排出を防止することができる。また、バスバーアセンブリとエンドカバーとの間の接触による短絡現象を防止することができる。

【0046】

このように本発明によると、スウェリング対応性能など多くの面に優れたバッテリーパック、及びこれを含む自動車を提供することができる。また、熱イベントが発生したときに優れた安全性を確保できるバッテリーパック、及びこれを含む自動車を提供することができる。

【0047】

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形態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】

【0048】

【図1】本発明によるバッテリーパックを示す図。

【図2】本発明によるバッテリーパックの分解斜視図。

【図3】本発明によるバッテリーパックに含まれるパウチ型バッテリーセル及びセルカバーを示す図。

【図4】本発明によるバッテリーパックに含まれる一部の構成要素を示す図。

【図5】本発明によるバッテリーパックに含まれる火炎遅延部の例示的な形態を示す図。

【図6】本発明によるバッテリーパックに含まれるセルユニットで発生するガス及び火炎の経路を示す図。

【図7】本発明によるバッテリーパックの一部断面を示す図。

【図8】図７の一部を拡大して示す図。

【図9】本発明によるバッテリーパックの一部の構成要素を示す図。

【図10】本発明によるバッテリーパックに含まれるバスバーアセンブリを示す図。

【図11】本発明によるバッテリーパックに含まれるエンドカバーを示す図。

【図12】本発明によるバッテリーパックに含まれる中間カバーを示す図。

【図13】本発明によるバッテリーパックの一部断面を示す図。

【図14】本発明による自動車を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0049】

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。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使用される用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、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じた意味及び概念で解釈されるものである。

【0050】

したがって、本明細書に記載された実施形態に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、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されたい。

【0051】

同一の図面符号は同一の構成要素を指称する。また、図面において、構成要素の厚さ、割合及び寸法は、技術的内容の効果的な説明のために誇張されたものである。

【0052】

本明細書で上下左右前後などの方向を示す用語が使用されたが、これらの用語は説明の便宜上のものであり、対象となる物体の位置や観察者の位置などによって変わり得ることは本発明の当業者に自明である。

【0053】

図１は、本発明によるバッテリーパックを示す図である。図２は、本発明によるバッテリーパックの一部の構成要素を分離して示す図である。図３は、本発明によるバッテリーパックに含まれるパウチ型バッテリーセル及びセルカバーを示す図である。

【0054】

図１から図３を参考すると、本発明によるバッテリーパック１０は、複数のパウチ型バッテリーセル１００、パックケース３００及びセルカバー２００を含む。

【0055】

パウチ型バッテリーセル１００は、電極組立体、電解液及びパウチ外装材を含むことができる。パウチ型バッテリーセル１００は、電極組立体を収納する収納部１１０、及び収納部１１０の周りから外側に延びるシール部１２０を備えることができる。パウチ型バッテリーセル１００は、電極リード１１１を備えることができる。電極リード１１１は、パウチ外装材の両方向にそれぞれ引き出されるか、片側からのみ引き出される。図示の例において、電極リード１１１は、パウチ型バッテリーセル１００の両方向に引き出されている（Ｙ軸方向）。電極リード１１１が引き出されている方向をパウチ型バッテリーセル１００の長手方向と定義でき、言い換えれば、電極リード１１１は、パウチ型バッテリーセル１００の長手方向に沿ってそれぞれ前方と後方に引き出されているとも言える。

【0056】

図２及び図３を参照すると、このようなパウチ型バッテリーセル１００は、セルカバー２００で取り囲まれてセルユニットＵを構成することができる。

【0057】

図２及び図３を参照すると、バッテリーパック１０がこのようなセルユニットＵを複数含むことで、パウチ型バッテリーセル１００がバッテリーパック１０に複数含まれ得る。複数のパウチ型バッテリーセル１００は、少なくとも一方向に積層され得る。複数のパウチ型バッテリーセル１００は、左右方向（Ｘ軸方向）に積層配置され得る。図３を参照すると、２つのパウチ型バッテリーセル１００は左右方向に積層され、１つのセルユニットＵを形成し、図２を参照すると、このようなセルユニットＵが左右方向に３つ配置され、１×３の配列でパックケース３００内に配置されている。

【0058】

セルカバー２００は、少なくとも１つのパウチ型バッテリーセル１００の外部を部分的に取り囲んで開放部Ｏを形成するように構成され得る。セルカバー２００は、左右方向に積層された複数のパウチ型バッテリーセル１００の一部を取り囲むように構成され得る。セルカバー２００は、電極リード１１１が備えられた側に開放部Ｏを形成するように構成され得る。

【0059】

セルカバー２００は、バッテリーパック１０に含まれた複数のパウチ型バッテリーセル１００をグループ化してユニット化するように構成され得る。１つのセルカバー２００は、１つのセルユニットＵを構成することができる。例えば、図３には１つのセルユニットＵが示されており、図２には複数のセルユニットＵが示されている。セルカバー２００がパウチ型バッテリーセル１００の少なくとも３面を取り囲むことができる。

【0060】

バッテリーパック１０には複数のセルユニットＵが含まれ、この場合、セルカバー２００は、バッテリーパック１０に複数含まれ得る。セルカバー２００が２つ以上のパウチ型バッテリーセル１００を取り囲む場合、バッテリーパック１０には、パウチ型バッテリーセル１００の数より少ない数のセルカバー２００が含まれ得る。

【0061】

セルユニットＵはセルバンクとも表現することができる。本発明によると、セルカバー２００がセルバンク間を区画分離する形態であるため、セルバンクごとに熱暴走及び爆発を防止することができる。

【0062】

セルカバー２００は、剛性を確保するために様々な材料で構成され得る。特に、セルカバー２００は金属材料で構成され得る。このような金属材料の場合、パウチ型バッテリーセル１００の積層状態をより安定に維持し、外部からの衝撃よりパウチ型バッテリーセル１００をより安全に保護することができる。セルカバー２００はＳＵＳ材料を備えることができる。例えば、セルカバー２００は全体的にＳＵＳ材料でなり得る。

【0063】

隣接するセルカバー２００の間にはサーマルバリアー（図示せず）をさらに含むことができる。サーマルバリアーは、断熱材料や火炎抑制材料のパッドの形態で構成することができ、望ましくは圧縮可能な材料で構成され得る。望ましくは、サーマルバリアーは、隣接するセルカバー２００の間でセルカバー２００と密着するように構成され得る。これによって、サーマルバリアーは、パウチ型バッテリーセル１００で生じ得るスウェリング現象を抑制できるように構成され得る。また、サーマルバリアーは、熱暴走による火炎の拡散を遅延し、熱伝播を遮断するとともに、パウチ型バッテリーセル１００で生じ得るスウェリング現象を抑制できるため、バッテリーパック１０の構造的安定性をさらに確保することができる。

【0064】

セルカバー２００は、剛性を確保するために様々な材料で構成され得る。特に、セルカバー２００は金属材料で構成され得る。このような金属材料の場合、パウチ型バッテリーセル１００の積層状態をより安定に維持し、外部からの衝撃よりパウチ型バッテリーセル１００をより安全に保護することができる。セルカバー２００はＳＵＳ材料を備えることができる。例えば、セルカバー２００は全体的にＳＵＳ材料でなり得る。

【0065】

このように、セルカバー２００が鋼材でなる場合、機械的強度及び剛性に優れるため、パウチ型バッテリーセル１００の積層状態をより安定に支持することができる。また、この場合、外部からの衝撃、例えば針状体などによるパウチ型バッテリーセル１００の損傷や破損をより効果的に防止することができる。さらに、この場合、パウチ型バッテリーセル１００の取り扱いがより容易となり得る。また、溶融点が高いため、バッテリーセル１００から火炎が発生した場合でも、全体的な構造を安定に維持することができる。アルミニウム材料に比べて融点が高いためで、バッテリーセル１００から噴出された火炎によっても溶融せず、その形態を安定に維持することができる。よって、バッテリーセル１００間における優れた火炎伝播の防止及び遅延効果、ベント制御効果を確保することができる。

【0066】

また、バッテリーセル１００をセルカバー２００で取り囲むことで、バッテリーセル１００を強固な形態にすることが容易となり、パックケース３００の内部で直接積層される構成をより容易に実現することができる。よって、バッテリーパック１０の組立性と機械的安定性などを向上させることができる。

【0067】

本発明のこのような構成によると、プラスチックカートリッジのような積層用フレームや別途のモジュールケースなどの構成を用いることなく、複数のパウチ型バッテリーセル１００をパックケース３００の内部に安定に収納することができる。

【0068】

さらに、本発明の場合、パウチ型バッテリーセル１００を用いたＣＴＰ（Ｃｅｌｌ Ｔｏ Ｐａｃｋ）タイプのバッテリーパック１０をより効率的に実現することができる。すなわち、別途のモジュールケース内部にパウチ型バッテリーセル１００を収納し、このようなモジュールケースをパックケース３００内部に収納するのではなく、パウチ型バッテリーセル１００を直接パックケース３００の内部に収納する形態でバッテリーパック１０を設けることができる。このとき、パウチ型バッテリーセル１００の少なくとも一側が、セルカバー２００外部に露出し、パックケース３００と直接対向して配置され得る。

【0069】

したがって、本発明のこのような態様によると、バッテリーパック１０にモジュールケースや積層用フレーム、セルの積層状態を維持するためのボルトなどの締結部材などをさらに備える必要がない。よって、モジュールケースや積層用フレームなどの他の構成要素が占める空間やそれによる公差を確保するための空間を除去し得る。したがって、他の構成要素が除去された空間だけバッテリーセル１００がさらに空間を占めることができるため、バッテリーパック１０のエネルギー密度がより向上することができる。

【0070】

また、本発明のこのような態様によると、モジュールケースや積層用フレーム、ボルトなどが備えられていないため、バッテリーパック１０の体積や重量が減少し、製造工程を簡素化することができる。

【0071】

また、本発明のこのような態様によると、パウチ型バッテリーセル１００の取り扱いがより容易となり得る。例えば、複数のパウチ型バッテリーセル１００をパックケース３００の内部に収納する場合、治具などによってパウチ型バッテリーセル１００を把持することができる。このとき、治具は、パウチ型バッテリーセル１００を直接把持することなく、パウチ型バッテリーセル１００を囲んでいるセルカバー２００を把持することができる。よって、治具によるパウチ型バッテリーセル１００の損傷や破損を防止することができる。

【0072】

さらに、バッテリーパック１０の冷却効率がより向上することができる。特に、本発明の一実施形態の場合、各バッテリーセル１００の一部がパックケース３００に直接露出するため、各バッテリーセル１００の熱をパックケース３００を介して外部に効果的に排出することができる。

【0073】

パックケース３００は、内部に空間を形成してパウチ型バッテリーセル１００を収納することができる。例えば、パックケース３００は、第１ケース３１０、第２ケース３２０及びトップカバー３３０を備えることができる。第１ケース３１０は、上端が開放されたボックスの形態で構成され、内部空間に複数のパウチ型バッテリーセル１００を収納することができる。第２ケース３２０は、上端が開放されたボックスの形態で構成され、内部空間に第１ケース３１０を収納することができる。トップカバー３３０は、第１ケース３１０及び第２ケース３２０の上端開放部をカバーするカバーの形態で構成され得る。一方、パックケース３００は、上記のような構造に限定されるのでなく、第１ケース３１０と第２ケース３２０とが一体に結合された状態で、第１ケース３１０に相当する部分が内壁を、第２ケース３２０に相当する部分が外壁を構成する形態の二重壁構造であり得る。ただし、以下の説明では、パックケース３００は、第１ケース３１０と第２ケース３２０とで構成される場合に限定して説明する。

【0074】

図４は、本発明によるバッテリーパック１０に含まれる一部の構成要素を示す図である。図５は、本発明によるバッテリーパックに含まれる火炎遅延部の例示的な形態を示す図である。

【0075】

図４及び図５を参照すると、パックケース３００は、火炎遅延部３４０を備えることができる。火炎遅延部３４０は、開放部Ｏが位置する側に備えられ得る。火炎遅延部３４０は、開放部Ｏと対向する第１ケース３１０の一側面上に備えられ得る。ここで、開放部Ｏは、セルユニットＵのＹ軸延長方向に位置する側面を意味し得る。

【0076】

火炎遅延部３４０は、少なくとも１つのパウチ型バッテリーセル１００で発生するガス及び火炎の直進性を低減させるように構成され得る。火炎遅延部３４０は、単なるプレート状でなく、火炎及びガスの排出方向に向かって規則的に凸状及び凹状をなす形状であり得る。よって、略フラット（ｆｌａｔ）な形状のプレートで規則的に凸状及び凹状をなす部分の間に一部の空間が形成され得る。前記一部の空間には火炎及びガスが捕集され得る。例えば、図４に示されたように、火炎遅延部３４０は、一側端部の断面（Ｚ軸方向に垂直な断面）が波形状を含むくさび形構造物であり得る。火炎遅延部３４０は、第１ケース３１０の内部に収納されたセルユニットＵに対応する位置に備えられ得る。くさび形構造物は複数のくさび構造を含み、それぞれのくさび構造は、それぞれのセルユニットＵに対応する位置で第１ケース３１０の外側面との間に一部の空間を形成するように構成され得る。

【0077】

図５に示されたように、火炎遅延部３４０は、規則的に凸状の部分３４０ａと凹状の部分３４０ｂを有する略卵容器の形状のプレートであり得る。凹状の部分３４０ｂは内側に凹んだ部分であり、凸状の部分３４０ａは、凹状の部分３４０ｂの周りに突出している部分であり得る。火炎遅延部３４０は、規則的な凸状及び凹状の部分がある形状であれば必ずしも図５に示されたものに限定されず、前記規則的な凸状及び凹状の部分が第１ケース３１０の外側面との間に一部の空間を形成するように構成され得る。例えば、無響室の内部に適用される様々な吸音くさび（ｗｅｄｇｅ）のような三次元構造を火炎遅延部３４０に活用することができる。周知のように部屋を構成する壁、天井及び／又は底に吸音率の高い吸音材や吸音ブロックを設置し、部屋内部の空間で発生した音が壁、天井及び／又は底を通じて反射しないようにして、自由音場と類似の条件を有するように設計された部屋を無響室という。無響室に用いられる通常の吸音材としては、無響室の内側に突出した三角形の断面形状を有する吸音くさびが代表的である。火炎遅延部３４０も突出した三角形の断面形状を有することができる。

【0078】

火炎遅延部３４０は、高熱及び高圧に耐えることができるように、様々な材料で構成され得る。特に、火炎遅延部３４０は金属材料で構成され得る。このような金属材料の場合、火炎及びガスの強度を効果的に減少させることができる。

【0079】

火炎遅延部３４０は、少なくとも１つのパウチ型バッテリーセル１００で発生するガス及び火炎が通過するように構成され得る。火炎遅延部３４０は、ガス及び火炎が通過するように孔を備えることができる。例えば、前記孔は、火炎遅延部３４０が孔あき板の形状のプレートで構成されることによって、規則的に設けられた複数の孔であり得る。

【0080】

図６は、本発明によるバッテリーパックに含まれるセルユニットで発生するガス及び火炎の経路を示す図である。

【0081】

図６を参考して、本発明の火炎遅延部３４０による効果を詳しく説明する。

【0082】

バッテリーパック１０の内部で熱イベントが発生したときに発生する火炎及びガスが、セルカバー２００の開放部Ｏを通って火炎遅延部３４０に向かい、火炎及びガスの一部は、図６に点線の矢印で示された火炎及びガスの経路のように火炎遅延部３４０に形成された孔を通って排出され、残りの一部は、図６に実線の矢印で示された火炎及びガスの経路のように、火炎遅延部３４０に形成される一部の空間の間で連続して衝突する。したがって、一度にすべての火炎及びガスが火炎遅延部３４０を通ってて排出されるのではなく、排出経路に沿って時間差を置いて排出されることによって、火炎及びガスの強度が低下し得る。また、火炎及びガスが火炎遅延部３４０と第１ケース３１０の間に形成される一部の空間の間で連続して衝突することで、火炎及びガスの直進性が低下することによって、火炎及びガスの強度が低下した状態で排出することができる。さらに、火炎遅延部３４０は、火炎経路をガイドする役割も可能である。また、火炎及びガスを排出しやすい位置に火炎遅延部３４０を設けることで、所望の方向にガスを排出することができる。

【0083】

図３を再び参照すると、セルカバー２００は、第１カバー部２１０、第２カバー部２２０及び上側カバー部２３０を備えることができる。

【0084】

図３を参照すると、第１カバー部２１０は、取り囲まれたパウチ型バッテリーセル１００の一側面をカバーするように構成され得る。第１カバー部２１０は、取り囲まれたパウチ型バッテリーセル１００の右側面（Ｘ軸に正の方向に位置する側面）をカバーするように構成され得る。第１カバー部２１０は、取り囲まれたパウチ型バッテリーセル１００の収納部１１０及びシール部１２０をカバーすることができる。第１カバー部２１０はプレート状であり得る。

【0085】

第２カバー部２２０は、第１カバー部２１０と対向することができる。第２カバー部２２０は、取り囲まれたパウチ型バッテリーセル１００の他側面をカバーすることができる。第２カバー部２２０は、取り囲まれたパウチ型バッテリーセル１００の左側面（Ｘ軸の負の方向に位置する側面）をカバーするように構成され得る。第２カバー部２２０は、取り囲まれたパウチ型バッテリーセル１００の収納部１１０及びシール部１２０をカバーすることができる。第２カバー部２２０はプレート状であり得る。

【0086】

セルカバー２００は、パウチ型バッテリーセル１００が第１カバー部２１０と第２カバー部２２０との間に立設された状態で支持するように構成され得る。第１カバー部２１０及び第２カバー部２２０は互いに並んで配置され得る。これによって、パウチ型バッテリーセル１００が立設状態で左右方向に並んで積層された構成を安定に維持することができる。

【0087】

上側カバー部２３０は、第１カバー部２１０と第２カバー部２２０とを連結することができる。上側カバー部２３０は、取り囲まれたパウチ型バッテリーセル１００の一側をカバーすることができる。上側カバー部２３０は、取り囲まれたパウチ型バッテリーセル１００の収納部１１０の上部（Ｚ軸の正の方向）をカバーすることができる。上側カバー部２３０はプレート状であり得る。

【0088】

第１カバー部２１０がシール部１２０をカバーする部分及び第２カバー部２２０がシール部１２０をカバーする部分の間にサイドアセンブリ（後述する図９のＳを参照）が挿入され得る。第１カバー部２１０及び第２カバー部２２０は、上側カバー部２３０より電極リード１１１側にさらに突出した部分を有することができる。すなわち、セルカバー２００は、収納部１１０の少なくとも３面を取り囲む「ｎ」字状で、第１カバー部２１０及び第２カバー部２２０の一部のみがシール部１２０をカバーするように、上側カバー部２３０より第１カバー部２１０及び第２カバー部２２０の一部が突出した形状であり得る。

【0089】

第１カバー部２１０、第２カバー部２２０及び上側カバー部２３０のうち少なくとも一部は、互いに一体化した形状で構成され得る。第１カバー部２１０、第２カバー部２２０及び上側カバー部２３０は、１つのプレートを折り曲げて形成することができる。このようにセルカバー２００を形成するために、１つのプレートに折曲部を形成する構成は、プレス（ｐｒｅｓｓ）又はロールフォーミング（ｒｏｌｌ ｆｏｒｍｉｎｇ）のような様々な方式で実現することができる。本発明のこのような実施形態によると、セルカバー２００をより簡単に製造し得る。或いは、第１カバー部２１０、第２カバー部２２０及び上側カバー部２３０は、それぞれ別に製造された後、接着、嵌合、溶接やボルト締めなどによって互いに結合し得る。

【0090】

セルカバー２００は、バッテリーパック１０に複数含まれ得る。この場合、セルカバー２００の間には接着部材を介在することができる。例えば、２つのセルカバー２００が互いに対向する部分である第１カバー部２１０及び／又は第２カバー部２２０には接着部材が介在され、これらの間を接着固定させることができる。このような接着構成を通じて、複数のセルカバー２００間の連結構成をより堅固にすることができる。前記接着部材は、金属材料からなるセルカバー２００間を絶縁できるように絶縁性のものであり得る。また、前記接着部材は熱伝導性のものであり得る。このような接着により、セルカバー２００は、バッテリーセル１００に堅固に結合し、バッテリーセル１００で発生する熱をバッテリーセル１００外部に排出するのに有用であり得る。

【0091】

セルカバー２００は、内側面に絶縁コーティング層を含むことができる。前記絶縁コーティング層は、第１カバー部２１０の内側面及び／又は第２カバー部２２０の内側面にコーティングされ得る。前記絶縁コーティング層は、シリコン樹脂、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）及びゴムのうちのいずれかの絶縁性素材をコーティング、塗布又は付着したものであり得る。前記絶縁コーティング層は、最低限のコーティング量で絶縁コーティング効果を最大限に高めることができる。また、前記絶縁コーティング層がセルカバー２００の内側面に適用されており、パウチ型バッテリーセル１００とセルカバー２００との間の絶縁性が強化し得る。

【0092】

図３において、１つのセルカバー２００によって２つのパウチ型バッテリーセル１００を取り囲んでいる場合が挙げられている。セルカバー２００の幅、特に上側カバー部２３０の幅を調節することによて、１つのセルカバー２００によって取り囲まれるパウチ型バッテリーセル１００の数を必要に応じて１つ又は３つ以上に調節することもできる。これによって、セルユニットＵは、ＳＰＵ（ｓｃａｌａｂｌｅ ｐｏｕｃｈ ｕｎｉｔ）とも呼ばれ、バッテリーパック１０の容量に応じて可変かつ拡張可能にパウチ型バッテリーセル１００を収納するという利点がある。

【0093】

図７は、本発明によるバッテリーパック１０の一部断面を示す図である。

【0094】

図７を参照すると、パックケース３００は収納空間Ｖ１とベント空間Ｖ２を含むことができる。

【0095】

収納空間Ｖ１は、複数のパウチ型バッテリーセル１００を収納することができる。収納空間Ｖ１は、第１ケース３１０の内部空間であり得る。

【0096】

ベント空間Ｖ２は、収納空間Ｖ１周辺に位置し得る。ベント空間Ｖ２は、第２ケース３２０の内部空間で第１ケース３１０が占める空間を除いた空間であり得る。ベント空間Ｖ２を収納空間Ｖ１の一側にのみ備えるか、収納空間Ｖ１の周辺の全体に備えることもできる。火炎遅延部３４０を通過した火炎及びガスは、ベント空間Ｖ２を通してパックケース３００の外部に排出することができる。収納空間Ｖ１とベント空間Ｖ２は、火炎遅延部３４０を介して連通するように構成され得る。収納空間Ｖ１とベント空間Ｖ２とを区画することで、所望の方向にベント方向を制御することができるという利点がある。

【0097】

図８は、図７の一部を拡大して示す図である。

【0098】

図８を参照すると、火炎遅延部３４０は、隔離部３４１、捕集部３４２及び結合部３４３を備えることができる。

【0099】

セルカバー２００が複数の場合、隔離部３４１は、隣接するセルカバー２００の間に対応する位置に備えられ得る。隔離部３４１は、少なくとも一部が収納空間Ｖ１とベント空間Ｖ２との間に位置し得る。隔離部３４１は、少なくとも一部が収納空間Ｖ１とベント空間Ｖ２とを区画している第１ケース３１０内に位置し得る。

【0100】

捕集部３４２は、それぞれのセルカバー２００の開放部Ｏに対応する位置に備えられ得る。ここで、開放部Ｏは、セルユニットＵのＹ軸延長方向に位置する側面を意味し得る。捕集部３４２は、ベント空間Ｖ２内に位置し得る。捕集部３４２は、捕集部３４２と第１ケース３１０との間に一定空間を備えるように構成され得る。

【0101】

結合部３４３は、パックケース３００と結合可能なように構成され得る。結合部３４３は、第１ケース３１０の内面と当接するように構成され得る。前記結合は、溶接又はボルト締め結合などにより行うことができる。

【0102】

図８を参照すると、パックケース３００は、収容部３１１を備えることができる。

【0103】

図８及び図４を参照すると、収容部３１１は、火炎遅延部３４０を収容するように構成され得る。収容部３１１は、第１ケース３１０の火炎遅延部３４０を備える側面に備えられ得る。収容部３１１は、火炎遅延部３４０が挿入され得るように形成された開口であり得る。

【0104】

火炎遅延部３４０は、まず第１ケース３１０の内部空間で収容部３１１に向かって挿入することで収容部３１１に収容され得る。この場合、結合部３４３が第１ケース３１０の内側面にかかることで結合され得る。

【0105】

本発明のこのような構造によると、隔離部３４１によって、隣接するセルユニットＵの間への火炎及びガスの移動を遮断することができる。したがって、このような構造によって、火炎及びガスの逆流を防止することができる。すでにバッテリーセル１００から排出された火炎及びガスがバッテリーセル１００側に戻りにくくなり逆流を防止することである。よって、バッテリーパック１０の内部で熱イベントが発生したとき、熱イベントが発生したあるセルユニットＵから他のセルユニットＵ内のバッテリーセル１００に熱伝播することを効果的に防止することができる。また、火炎遅延部３４０とパックケース３００との間の結合が容易になり得る。

【0106】

図９は、本発明によるバッテリーパックの一部の構成要素を示す図である。

【0107】

図９を参考すると、バッテリーパック１０は、サイドアセンブリＳをさらに含むことができる。

【0108】

サイドアセンブリＳは、セルカバー２００の開放部Ｏをカバーすることができる。サイドアセンブリＳは、電極リード１１１が備えられた側に形成されたセルカバー２００の開放部Ｏをカバーするように構成され得る。サイドアセンブリＳは、少なくとも一部がセルカバー２００に挿入され得る。サイドアセンブリＳは、各セルユニットＵに対して各セルカバー２００で取り囲まれていない側面に備えられ得る。本実施形態において、セルカバー２００がパウチ型バッテリーセル１００の少なくとも３面を取り囲み、パウチ型バッテリーセル１００で電極リード１１１が備えられた前方と後方、及びパウチ型バッテリーセル１００の下部を露出している。したがって、サイドアセンブリＳは、セルカバー２００の前方と後方において、パウチ型バッテリーセル１００で電極リード１１１が備えられた部分に備えられ得る。サイドアセンブリＳは、少なくとも一部がセルカバー２００の内側に挿入され得る。

【0109】

セルカバー２００において、第１カバー部２１０及び第２カバー部２２０の一部が上側カバー部２３０より突出した形状であり得る。サイドアセンブリＳの一部は上側カバー部２３０より突出し、残りの一部は、上側カバー部２３０より突出している部分の第１カバー部２１０の内側と第２カバー部２２０の内側に挿入されて接触していることもある。

【0110】

本発明のこのような構成によると、セルカバー２００にサイドアセンブリＳが挿入される構造により、セルカバー２００とサイドアセンブリＳとを効率的に結合することができる。

【0111】

図１０は、本発明によるバッテリーパックに含まれるバスバーアセンブリを示す図である。図１１は、本発明によるバッテリーパックに含まれるエンドカバーを示す図である。図１２は、本発明によるバッテリーパックに含まれる中間カバーを示す図である。

【0112】

図１０から図１２、及び図９を参照すると、サイドアセンブリＳは、バスバーアセンブリ４００、中間カバー５００及びエンドカバー６００を含むことができる。

【0113】

バスバーアセンブリ４００は、電極リード１１１を電気的に接続するように構成され得る。バスバーアセンブリ４００は、電極リード１１１と接続するバスバー端子４１０、及びバスバー端子４１０が安着するように構成され、電極リード１１１を収容するリード収容部４２１を備えるバスバーフレーム４２０を含むことができる。

【0114】

バスバーアセンブリ４００は、中間カバー５００との結合のために溝４２２を備えることができる。溝４２２は、バスバーアセンブリ４００のＹ軸の負の方向に位置する外側面上で凹状の形状を有し得る。

【0115】

エンドカバー６００は、バスバーアセンブリ４００の一側をカバーすることができる。エンドカバー６００は、取り囲まれたパウチ型バッテリーセル１００の少なくとも一部で発生するガスを排出できるように構成され得る。エンドカバー６００は、第１ベント部６１０を備えることができる。第１ベント部６１０は、セルカバー２００によって取り囲まれたパウチ型バッテリーセル１００の少なくとも一部で発生するガス及び火炎を排出できるように構成され得る。

【0116】

第１ベント部６１０は、エンドカバー６００を貫通する形態で単なる孔の形態であり得る。また、完全に開放されている形態だけでなく、完全に開放されず、通常の状態では閉鎖されており、圧力や温度などの変化に応じて開放可能な特定のデバイスであり得る。第１ベント部６１０は、例えば、一方向弁であり得る。このような第１ベント部６１０についての説明は、後述するパックケース３００の第２ベント部３０１（図１の３０１を参照）にも同様に適用され得る。

【0117】

第１ベント部６１０は、メッシュ部材Ｍを備えることができる。メッシュ部材Ｍは、複数枚の多孔性金属板を重ね合わせた形態で設けられ、フレームアレスター（ｆｌａｍｅ ａｒｒｅｓｔｅｒ）のような機能をするように構成され得る。ただし、メッシュ部材Ｍは、中間カバー５００とエンドカバー６００との間にメッシュプレートの形態で備えることもできる。

【0118】

本発明のこのような構成によると、パウチ型バッテリーセル１００でスウェリング又は熱暴走によりガス及び火炎が発生する場合、エンドカバー６００の第１ベント部６１０を通してセルユニットＵの外部に排出することができる。したがって、サイドベントを誘導することで、ガス及び火炎がセルカバー２００の開放された部分を通ってランダムに排出されることを防止することができる。このように開放部Ｏを含むセルカバー２００と、このような開放部Ｏに結合されるエンドカバー６００とを含めることで、ガスや火炎の方向を特定の方向にガイドすることができ、スウェリング対応性能に優れたバッテリーパック１０を提供することができる。

【0119】

また、第１ベント部６１０は、セルカバー２００の開放された部分をカバーするエンドカバー６００に形成されるものであるため、第１ベント部６１０は、セルカバー２００の開放された部分又はエンドカバー６００がカバーしている領域よりは小さな面積を有するようになる。よって、エンドカバー６００を備えていない場合に比べて、エンドカバー６００を備える場合にベントガス又は火炎の排出角度を最小化し、火炎の伝播を最小化することができる。

【0120】

したがって、第１ベント部６１０を通って排出されるガス又は火炎は、火炎遅延部３４０に向かい、火炎遅延部３４０によるガス又は火炎の流れ遅延効果を最大限に高めることができる。上記で説明したように、第１ベント部６１０を通って排出されるガス又は火炎の一部は火炎遅延部３４０を直ちに通過して排出され、残りの一部は、第１ケース３１０と火炎遅延部３４０との間に形成される一部の空間で火炎遅延部３４０に連続して衝突することで、排出を遅延することができる。

【0121】

エンドカバー６００はガイド部６２０を備えることができる。ガイド部６２０は、エンドカバー６００のＹ軸の正の方向に位置する内側面の端部から所定の幅を有する面を形成するようにＹ軸の正の方向に突出した形状であり得る。ガイド部６２０は、セルカバー２００とバスバーアセンブリ４００との間に挿入して結合することができる。

【0122】

図９及び図１２を参照すると、中間カバー５００は、バスバーアセンブリ４００の一側に備えられ得る。中間カバー５００は、バスバーアセンブリ４００とエンドカバー６００との間に備えられ得る。中間カバー５００は連通部５１０を備えることができる。中間カバー５００はフック５０１を備えることができる。フック５０１は、中間カバー５００のＹ軸の正の方向に位置する内側面上で突出した形状であり得る。

【0123】

中間カバー５００は絶縁素材を含むことができる。前記絶縁素材は、バスバーアセンブリ４００とエンドカバー６００との間の電気的接続を遮断することができる。

【0124】

本発明のこのような構成によると、パウチ型バッテリーセル１００で発生し得る火炎の流れを中間カバー５００によって一次的に阻止するため、火炎の強度を低下させ、第１ベント部６１０への火炎の急激な排出を防止することができる。また、バスバーアセンブリ４００とエンドカバー６００との間の接触による短絡現象を防止することができる。

【0125】

以上の実施形態によってバッテリーパック１０の組立過程を説明すると、セルカバー２００でバッテリーセル１００を取り囲んだ後、セルカバー２００の開放された部分にバスバーアセンブリ４００を挿入して組み立てる。バッテリーセル１００の電極リード１１１をリード収容部４２１に貫通させた後に折り曲げ、溶接など公知の接合手段によりバスバー端子４１０に固定させる。バスバーアセンブリ４００に中間カバー５００を組み立てる。中間カバー５００にエンドカバー６００を組み立てる。次いで、エンドカバー６００を溶接する。バスバーアセンブリ４００、中間カバー５００及びエンドカバー６００の独特の結合構造によって、これらの間の結合を容易かつ効率的に行うことができる。

【0126】

図１３は、本発明によるバッテリーパックの一部断面を示す図である。

【0127】

図１３を参照すると、バッテリーパック１０はサーマルレジンＲを含むことができる。

【0128】

図１３及び図２を参照すると、サーマルレジンＲは、セルカバー２００とパックケース３００との間の空間、及び複数のパウチ型バッテリーセル１００とパックケース３００との間の空間のうちの少なくとも一部の空間に介在することができる。すなわち、サーマルレジンＲは、セルユニットＵとパックケース３００との間の空間のうちの少なくとも一部の空間に介在することができる。サーマルレジンＲは、互いに異なる構成要素の間で熱伝達性能を向上させることができる。サーマルレジンＲは、互いに異なる構成要素間の接触熱抵抗を減少させるためのものである。サーマルレジンＲを含むことで、パウチ型バッテリーセル１００の熱排出性能をより向上させ、バッテリーパック１０の冷却性能をより向上させるようにできる。

【0129】

図１を再び参照すると、パックケース３００は、第２ベント部３０１を備えることができる。

【0130】

第２ベント部３０１は、図１１などを参照して説明したエンドカバー６００の第１ベント部６１０と連通し、パックケース３００の内部に収納されたセルユニットＵのうち少なくとも１つで発生するガス及び／又は火炎をバッテリーパック１０外部に排出できるように構成され得る。第２ベント部３０１は、第１ベント部６１０から最も遠い位置に備えられることでガス及び火炎の移動経路を最大化し、効果的にガス及び火炎の強度を低下させることができる。図示の例において、第１ベント部６１０は、パックケース３００のＹ軸方向の両端部に位置し得るので、第１ベント部６１０から最も遠い位置はパックケース３００のＹ軸方向の中間位置である。第１ベント部６１０から排出されるガスや火炎は、第２ベント部３０１の位置までベント空間Ｖ２内を移動中に速度と温度が低下し、より危険の少ない状態でバッテリーパック１０の外部に最終的に排出することができる。第２ベント部３０１についての詳しい説明は、前記第１ベント部６１０についての説明に置き換えることができる。

【0131】

上記の説明によると、バッテリーセル１００が発火したとき、セルカバー２００が最初の火炎方向を制御する。火炎遅延部３４０は、セルカバー２００の開放部Ｏから排出されるガスと火炎の強度を低下させ、隣接する他のバッテリーセル１００に逆流することを防止する。火炎遅延部３４０を通って排出されるガスと火炎は、エンドカバー６００により排出角度が最小化し、さらに火炎の伝播を最小化することができる。このように、本発明のバッテリーパック１０は、熱イベントが発生したとき、優れた安全性を確保することができる。

【0132】

本発明によるバッテリーパック１０は、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）とバッテリー遮断ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ、ＢＤＵ）をさらに含むことができる。ＢＭＳは、パックケース３００の内部空間に取り付けられ、パウチ型バッテリーセル１００の充放電動作やデータ送受信動作などを全般的に制御するように構成され得る。ＢＭＳは、バッテリーモジュール単位でなくバッテリーパック１０単位に提供され得る。より詳しくは、ＢＭＳは、パック電圧及びパック電流によってパウチ型バッテリーセル１００の充放電状態、電力状態及び性能状態などを制御するように設けられ得る。ＢＭＳは、バッテリーパック１０内のバッテリーセル１００の状態を推定し、推定した状態情報を用いてバッテリーパック１０を管理する。例えば、バッテリーパック１０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）、最大入出力電力許容量、出力電圧などのバッテリーパック１０の状態情報を推定して管理する。また、このような状態情報を用いてバッテリーパック１０の充電及び放電を制御し、さらにバッテリーパック１０の交換時期の推定も可能である。ＢＤＵは、バッテリーパック１０の電力容量と機能を管理するためにバッテリーセル１００の電気的接続を制御するように構成され得る。このためにＢＤＵは、パワーリレーと電流センサー、ヒューズなどを含むことができる。ＢＤＵもバッテリーモジュール単位でなくバッテリーパック１０単位に提供される構成であり、本発明の出願時点に公知の様々な遮断ユニットを採用することができる。

【0133】

これに加え、本発明によるバッテリーパック１０は、本発明の出願時点に公知の様々なバッテリーパック１０の構成要素をさらに含むことができる。例えば、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０の場合、作業者が手作業でサービスプラグを分離して電源を遮断できるＭＳＤ（Ｍａｎｕａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）をさらに含むことができる。また、上記で説明したようなｎ×ｎ配置を有する複数のバッテリーセル１００を互いに接続するためのフレキシブルバスバーやケーブルをさらに含むこともできる。

【0134】

ただし、本発明は、上述したバッテリーパック１０に適用される構造をバッテリーモジュールに適用することができる。すなわち、パックケース３００の構造をモジュールケースに適用して、モジュールケースに複数のセルユニットＵを収納し、モジュールケースにベント部を備えるようにしてバッテリーモジュールで構成され得る。このようなバッテリーモジュールは、パックケース３００の内部空間に１つ以上収納されるバッテリーモジュールであり、上述したような複数のパウチ型バッテリーセル１００とセルカバー２００とを含み、内部空間にパウチ型バッテリーセル１００を収納するモジュールケース（上述したような本発明によるバッテリーパック１０のパックケース３００の構造をそのまま用いることができる）を含むことができる。

【0135】

本発明によるバッテリーパック１０又はここで説明したバッテリーモジュールは、様々なデバイスに適用することができる。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が代表的であるが、本発明はこれらに限定されない。特にバッテリーパック１０は、電気自動車用のバッテリーパック１０として活用されるのに適している。また、ＥＳＳのエネルギー源として用いることもできる。

【0136】

図１４は、本発明による自動車を示す図である。

【0137】

図１４を参照すると、自動車１は、上述した本発明によるバッテリーパック１０を含むことができる。また、本発明による自動車１は、このようなバッテリーパック１０に加え、自動車１に含まれる他の様々な構成要素などをさらに含むことができる。例えば、本発明による自動車１は、本発明によるバッテリーパック１０に加え、車体やモータ、ＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）などの制御装置などをさらに含むことができる。

【0138】

バッテリーパック１０は、自動車１内の所定の位置に配置され得る。バッテリーパック１０は、電気自動車１のモータに駆動力を提供して自動車１を駆動させる電気エネルギー源として用いることができる。この場合、バッテリーパック１０は、１００Ｖ以上の高い公称電圧を有する。

【0139】

バッテリーパック１０は、モータ及び／又は内燃機関の駆動に応じてインバーターによって充電及び放電することができる。バッテリーパック１０は、ブレーキ（ｂｒａｋｅ）と結合された回生充電装置によって充電することができる。バッテリーパック１０は、インバーターにより自動車１のモータに電気的に接続することができる。

【0140】

このように、自動車１に備えられたバッテリーパック１０は、自動車１の多くの動作に必要な電気エネルギーを提供することができる。また、バッテリーパック１０は、上記で説明した様々な効果を有するため、これを含む自動車１もそのような効果を同様に有することができる。

【0141】

具体的な一例として、バッテリーパック１０は、セルカバー２００を含むことでモジュールケースを省略できるところ、高いエネルギー密度を有することができる。エネルギー密度は単位単位重量あたりに蓄えられるエネルギーの量を意味する。バッテリーパック１０のエネルギー密度が増加すると、同じ重量である場合でもバッテリーパック１０に貯蔵されたエネルギーがさらに多くなう。したがって、このようなバッテリーパック１０を含む自動車１の場合、１回の充電による走行距離をさらに長くすることもでき、加速力をさらに速くすることもでき、さらに多くの積むこともでき、室内空間を広げることもできるなど多様に活用することができる。また、バッテリーパック１０のエネルギー密度が増加すると、同じエネルギーである場合でもさらに軽くなる。バッテリーパック１０が軽くなり、これを含む自動車１が軽くなると、加速力が向上しエネルギー効率が向上して耐久性も向上するなど、多くの利点を有するようになる。

【0142】

具体的な他の例として、バッテリーパック１０は高い安全性を有することができる。自動車１は人命に直結する物であるため、安全性は絶対に譲れないものである。パウチ型バッテリーセル１００は、リチウムの物理的特性上火災の危険が常に存在する。しかし、本発明によるバッテリーパック１０は、セルカバー２００を含むことで、パウチ型バッテリーセル１００で熱イベントが発生しても、他の部分に伝播することを遮断することができる。したがって、バッテリーパック１０を含む自動車１は、火災に対する安全性を確保することができる。

【0143】

以上のように、本発明は添付された図面を参照して好適な実施形態を中心に説明されたが、当業者でればこのような記載より本発明の範疇からずれることなく多くの様々な自明な変形が可能であることは明らかである。したがって、本発明の範疇は、このような多くの変形例を含むように記載された特許請求の範囲によって解釈されるものである。

【符号の説明】

【0144】

１：自動車
１０：バッテリーパック
Ｕ：セルユニット
１００：バッテリーセル
１１１：電極リード
１１０：収納部
１２０：シール部
２００：セルカバー
２１０：第１カバー部
２２０：第２カバー部
２３０：上側カバー部
３００：パックケース
３０１：第２ベント部
３１０：第１ケース
３１１：収容部
Ｖ１：収納空間
３２０：第２ケース
Ｖ２：ベント空間
３３０：トップカバー
３４０：火炎遅延部
３４１：隔離部
３４２：捕集部
３４３：結合部
Ｓ：サイドアセンブリ
４００：バスバーアセンブリ
４１０：バスバー端子
４２０：バスバーフレーム
４２１：リード収容部
４２２：溝
５００：中間カバー
５１０：連通部
５０１：フック
６００：エンドカバー
６１０：第１ベント部
６２０：ガイド部
Ｍ：メッシュ部材
Ｒ：サーマルレジン
Ｏ：開放部

【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】

【国際調査報告】