特表 2024-534176 バッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパック、並びに自働車

(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】2024-09-18

(54)【発明の名称】バッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパック、並びに自働車

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/293 20210101AFI20240910BHJP

   H01M 50/213 20210101ALI20240910BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20240910BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20240910BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20240910BHJP

   H01M 50/249 20210101ALN20240910BHJP

【ＦＩ】

H01M50/293

H01M50/213

H01M50/291

H01M50/342 101

H01M50/204 401E

H01M50/249

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024513246

(86)(22)【出願日】2022-12-20

(85)【翻訳文提出日】2024-02-27

(86)【国際出願番号】 KR2022020886

(87)【国際公開番号】W WO2023121255

(87)【国際公開日】2023-06-29

(31)【優先権主張番号】10-2021-0183107

(32)【優先日】2021-12-20

(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】ヨン－キュ・イ

(72)【発明者】

【氏名】ジ－ミョン・アン

(72)【発明者】

【氏名】ヨン－ス・ソン

【テーマコード（参考）】

5H012

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H012AA01

5H012BB01

5H012DD05

5H040AA33

5H040AA37

5H040AS04

5H040AS07

5H040AT01

5H040AT06

5H040AY04

5H040CC01

5H040LL04

5H040NN01

5H040NN03

(57)【要約】

本発明の一実施形態をよるバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルと、前記複数のバッテリーセルを収容し、前記バッテリーセルの下部を覆う第１フレーム及び前記バッテリーセルの上部を覆う第２フレームを含むモジュールハウジングと、前記第１フレームの内部の少なくとも一部の領域に充填されたポッティンググルーと、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバッテリーセルと、
前記複数のバッテリーセルを収容し、前記バッテリーセルの下部を覆う第１フレーム及び前記バッテリーセルの上部を覆う第２フレームを含むモジュールハウジングと、
前記第１フレームの内部の少なくとも一部の領域に充填されたポッティンググルーと、
を含む、バッテリーモジュール。

【請求項2】

前記バッテリーセルは、前記バッテリーセルの内部に圧力が加えられたときに容易に破断できるように周辺領域よりも構造的にさらに脆くなるように構成されたベント部を備え、
前記ベント部は、前記バッテリーセルの下端領域に配備されている、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項3】

第１フレームは、
前記バッテリーセルの外周面を囲繞する第１リブを少なくとも１つ含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項4】

前記第１フレームに配備された前記第１リブは、
前記バッテリーセルの高さ方向の中央領域を囲繞している、請求項３に記載のバッテリーモジュール。

【請求項5】

前記第１リブの下部には、
中空の第１収容空間が設けられている、請求項３に記載のバッテリーモジュール。

【請求項6】

前記第１収容空間の高さ方向の長さは、
前記バッテリーセルの高さ方向の全長に比べて２０～４０％である、請求項５に記載のバッテリーモジュール。

【請求項7】

前記第１収容空間のうち、前記バッテリーセルが占める空間以外の中空空間に前記ポッティンググルーが充填されている、請求項５に記載のバッテリーモジュール。

【請求項8】

前記ポッティンググルーは、
シリコン材質を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項9】

前記第１フレーム及び前記第２フレームのうちの少なくともどちらか一方は、
上面に、前記ポッティンググルーが注入可能な注入孔を少なくとも１本備える、請求項３に記載のバッテリーモジュール。

【請求項10】

前記第１リブは、前記バッテリーセルの高さ方向と垂直な方向に複数配備されており、
前記第１リブは、隣り合う第１リブの間には中空の第１通路が配備されている、請求項３に記載のバッテリーモジュール。

【請求項11】

前記第２フレームは、
前記バッテリーセルの外周面を囲繞する第２リブを少なくとも１つ含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項12】

前記第２リブは、前記バッテリーセルの高さ方向と垂直な方向に複数配備されており、
前記第２リブは、隣り合う第２リブの間には中空の第２通路が配備されている、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項13】

前記第２リブの下部には、
中空の第２収容空間が設けられている、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも１つ含む、バッテリーパック。

【請求項15】

請求項１４に記載のバッテリーパックを少なくとも１つ含む、自働車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパック、並びに自働車に関する。

【0002】

本出願は、２０２１年１２月２０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１８３１０７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】

【0003】

製品群による易適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的な特性を有する二次電池は、携帯型機器のみならず、電気的駆動源によって駆動される電気車両（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド電気車両（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に応用されている。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時的な長所のみならず、エネルギーの使用に伴う副産物が全く生じないという長所をも併せ持つことから、環境へのやさしさ及びエネルギー効率性の向上のための新たなエネルギー源として注目を浴びている。

【0004】

現在広く用いら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挙げられる。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、これよりもさらに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したりもする。なお、バッテリーパックに求められる充放電容量に応じて、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したりもする。したがって、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの数は、求められる出力電圧及び／又は充放電容量に応じて種々に設定され得る。

【0005】

一方、従来の軽量電気自動車（ＬＥＶ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に用いられるバッテリーモジュールのバッテリーセルの固定構造は、上セルフレーム及び下セルフレームという２つのフレームの組み合わせからなるのが一般的であった。

【0006】

しかしながら、上記のような既存の固定構造は、セルの上部は下部領域をプラスチックが円周方向に取り囲んでいるが故に、グルーがセルの上部及び下部に正常に充填できないという構造的な問題があり、これにより、連鎖発火の際にセルの下端部に破裂（ｒｕｐｔｕｒｅ）が生じ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】

【0007】

本発明は、バッテリーセルの発火に際して主な脆弱部であるバッテリーセルの下端部にポッティンググルーが適切に充填されることにより、バッテリーモジュールの内部の発火に際して安全性を強化させることを目的とする。

【0008】

他の側面において、本発明は、バッテリーモジュール内のバッテリーセルの固定力を強化させることを他の目的とする。

【0009】

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は、上述した課題に何ら制限されるものではなく、言及されていない他の課題は、下記に記載されている発明の説明から当業者にとって明らかに理解できる筈である。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決するために、本発明は、複数のバッテリーセルと、前記複数のバッテリーセルを収容し、前記バッテリーセルの下部を覆う第１フレーム及び前記バッテリーセルの上部を覆う第２フレームを含むモジュールハウジングと、前記第１フレームの内部の少なくとも一部の領域に充填されたポッティンググルーと、を含むことを特徴とするバッテリーモジュールを提供する。

【0011】

本発明の一側面において、 前記バッテリーセルは、前記バッテリーセルの内部に圧力が加えられたときに容易に破断できるように周辺領域よりも構造的にさらに脆くなるように構成されたベント部を備え得る。

【0012】

このとき、前記ベント部は、前記バッテリーセルの下端領域に配備され得る。

【0013】

本発明の他の側面において、第１フレームは、前記バッテリーセルの外周面を囲繞する第１リブを少なくとも１つ含み得る。

【0014】

好ましくは、前記第１フレームに配備された前記第１リブは、前記バッテリーセルの高さ方向の中央領域を囲繞し得る。

【0015】

好ましくは、前記第１リブの下部には、中空の第１収容空間が設けられ得る。

【0016】

より好ましくは、前記第１収容空間の高さ方向の長さは、前記バッテリーセルの高さ方向の全長に比べて２０～４０％であり得る。

【0017】

本発明のさらに他の側面において、前記第１収容空間のうち、前記バッテリーセルが占める空間以外の中空空間に前記ポッティンググルーが充填され得る。

【0018】

本発明のさらに他の側面において、前記ポッティンググルーは、シリコン材質を含み得る。

【0019】

本発明のさらに他の側面において、前記第１フレーム及び前記第２フレームのうちの少なくともどちらか一方は、上面に、前記ポッティンググルーが注入可能な注入孔を少なくとも１本備え得る。

【0020】

本発明のさらに他の側面において、前記第１リブは、前記バッテリーセルの高さ方向と垂直な方向に複数配備され得る。

【0021】

好ましくは、前記第１リブは、隣り合う第１リブの間には中空の第１通路が配備され得る。

【0022】

本発明のさらに他の側面において、前記第２フレームは、前記バッテリーセルの外周面を囲繞する第２リブを少なくとも１つ含み得る。

【0023】

好ましくは、前記第２リブは、前記バッテリーセルの高さ方向と垂直な方向に複数配備され得る。

【0024】

ここで、前記第２リブは、隣り合う第２リブの間には中空の第２通路が配備され得る。

【0025】

好ましくは、前記第２リブの下部には、中空の第２収容空間が設けられ得る。

【0026】

一方、本発明は、前述した実施形態によるバッテリーセルを少なくとも１つ含むバッテリーパックを提供する。

【0027】

併せて、本発明は、前述した実施形態によるバッテリーパックを少なくとも１つ含む自働車を提供する。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、バッテリーモジュール内の一部のバッテリーセルにおいて発火が起こるとしても、バッテリーセルの下端を包み込んでいるポッティンググルーによって連鎖発火につながることなく、安全性を確保することができる。

【0029】

他の側面において、本発明によれば、バッテリーモジュール内のバッテリーセルの固定力が強化されることが可能になる。

【0030】

但し、本発明を通じて得られる効果は上述した効果に何ら制限されるものではなく、言及されていない他の技術的な効果は下記に記載されている発明の説明から通常の技術者にとって明確に理解できるものであろう。

【0031】

本明細書に添付される図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の内容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のためのものであるため、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るものではない。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の一実施形態をよるバッテリーモジュールを説明するための図である。

【図2】図１の分解斜視図である。

【図3】図１のバッテリーモジュール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】図１のバッテリーモジュールに含まれるバッテリーセルの下部構造を説明するための図である。

【図5】本発明の一実施形態をよるバッテリーモジュールを説明するための図である。

【図6】本発明の他の実施形態をよるバッテリーモジュールを説明するための図である。

【図7】本発明のさらに他の実施形態をよるバッテリーモジュールを説明するための図である。

【図8】本発明のさらに他の実施形態をよるバッテリーモジュールを説明するための図である。

【図9】図１のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックを説明するための図である。

【図10】図９のバッテリーパックを含む自働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】

【0033】

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ずる意味及び概念で解釈されるものである。

【0034】

したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も好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。

【0035】

したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も好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。

【0036】

なお、発明の理解への一助となるために、添付された図面は実際の縮尺の通りに示されたものではなく、一部の構成要素の寸法が誇張されるように示されてもよい。

【0037】

図１は、本発明の一実施形態をよるバッテリーモジュール１０を説明するための図であり、図２は、図１の分解斜視図である。

【0038】

図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態をよるバッテリーモジュール１０は、バッテリーセル１００と、モジュールハウジング２００と、ポッティンググルー３００と、を含み得る。

【0039】

より具体的には、前記バッテリーモジュール１０は、複数のバッテリーセル１００と、前記複数のバッテリーセル１００を収容し、前記バッテリーセル１００の下部を覆う第１フレーム２１０及び前記バッテリーセル１００の上部を覆う第２フレーム２２０を含むモジュールハウジング２００と、前記第１フレーム２１０の内部の少なくとも一部の領域に充填されるポッティンググルー３００と、を含み得る。

【0040】

一般に、円筒型バッテリーセル１００の下端領域にベント部１４０が位置しているため、バッテリーセル１００の発火に際して、バッテリーセル１００の下端領域において主として破断が生じる。すなわち、バッテリーセル１００の発火時に下端領域が主な脆弱部になる。したがって、バッテリーセル１００の下端領域における安全性を特に強化させる必要がある。これに関連して、本発明においては、ベント部１４０が位置するバッテリーセル１００の下部を覆う第１フレーム２１０の内部領域にポッティンググルー３００を充填することにより、バッテリーセル１００の下端領域の安全性を特に強化させることができる。

【0041】

一方で、前記ポッティンググルー３００は、シリコン材質を含み得る。前記ポッティンググルー３００は、一部の重量を減量させ、燃焼作用を抑えるために難燃物質を含み得る。前記ポッティンググルー３００は、冷却性能を向上させるために相変化物質（ＰＣＭ）を含み得る。

【0042】

ポッティンググルー３００がこのような材質を含むことにより、本発明のバッテリーモジュール１０においては、連鎖発火及び／又は連鎖爆発が遮断されることが可能になる。また、バッテリーモジュール１０に火災が起きたとしても、さらなる燃焼作用が抑えられることが可能になる。さらに、バッテリーモジュール１０の冷却性能が向上することが可能になる。

【0043】

図３は、図１のバッテリーモジュール１０に含まれるバッテリーセル１００を説明するための図であり、図４は、図１のバッテリーモジュール１０に含まれるバッテリーセル１００の下部構造を説明するための図である。

【0044】

前記バッテリーセル１００は、二次電池であり得、例えば、円筒型バッテリーセル１００であり得る。但し、これにより前記バッテリーセル１００の種類が何ら限定されるものではなく、たとえば、パウチ型セルや角型セルなどといったように、他の形態のバッテリーセルもまた本発明のバッテリーモジュール１０に採用可能である。以下、図３及び図４に示すように、前記バッテリーセル１００が円筒型バッテリーセル１００である場合を例にとって説明する。

【0045】

図３及び図４を参照すると、本発明の一実施形態による円筒型バッテリーセル１００は、電極組立体１１０と、バッテリー缶１２０と、トップキャップ１３０と、を含み得る。

【0046】

図３及び図４を参照すると、前記電極組立体１１０は、第１極性を有する第１電極板と、第２極性を有する第２電極板と、第１電極板と第２電極板との間に挟持されたセパレーターと、を含む。前記電極組立体１１０は、ジェリー－ロール（ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）の形状を呈していてもよい。すなわち、前記電極組立体１１０は、第１電極板、セパレーター及び第２電極板をこの順に少なくとも１回積層して形成された積層体を巻取中心を基準として巻き取ることにより製造され得る。この場合、前記電極組立体１１０の外周面の上には、バッテリー缶１２０との絶縁のためにセパレーターが配備され得る。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電極板とは反対の極性を有する電極板に相当する。

【0047】

図３及び図４を参照すると、前記バッテリー缶１２０は、上方に開口部が形成された円筒状の収容体であって、導電性を有する金属材質からなる。前記バッテリー缶１２０は、上方開口部を介して電極組立体１１０を収容し、電解質も一緒に収容する。

【0048】

前記バッテリー缶１２０は、電極組立体１１０の第２電極タブ１１２と電気的に接続される。したがって、前記バッテリー缶１２０は、第２電極タブ１１２と同一の極性を有する。すなわち、前記バッテリー缶１２０は、円筒型バッテリーセル１００の第２電極端子として機能することができる。

【0049】

前記トップキャップ１３０は、伝導性を有する金属材質からなる部品であり、バッテリー缶１２０の上端開口部を覆う。前記トップキャップ１３０は、電極組立体１１０の第１電極タブ１１１と電気的に接続され、バッテリー缶１２０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１３０は、円筒型バッテリーセル１００の第１電極端子として機能することができる。

【0050】

図３及び図４を参照すると、前記バッテリーセル１００は、バッテリーセル１００内部に圧力が加えられたときに容易に破断できるように周辺領域よりも構造的にさらに脆くなるように構成されたベント部１４０を備え得る。前記ベント部１４０は、前記バッテリーセル１００の下端領域に配備され得る。前記ベント部１４０は、バッテリー缶１２０の下面のうち、周辺領域と比較してさらに薄い厚さを有する領域に相当する。前記ベント部１４０は、周辺領域と比較して構造的にさらに脆い。したがって、前記円筒型バッテリーセル１００に異常が生じて内部の圧力が一定のレベル以上に増加すれば、ベント部１４０が破断されてバッテリー缶１２０の内部に生成されたガスが排出される。

【0051】

図４には、前記ベント部１４０がバッテリー缶１２０の下面に円を描きながら連続して形成された場合のみが示されているが、これにより本発明が何ら限定されることはない。前記ベント部１４０は、バッテリー缶１２０の下面に円を描きながら不連続して形成されてもよいし、あるいは、直線状にもしくはこれらの以外の他の形状に形成されてもよい。

【0052】

このように、バッテリーセル１００の下端領域にベント部１４０が位置しているため、バッテリーセル１００の発火に際してバッテリーセル１００の下端領域において主に破断が生じる。すなわち、バッテリーセル１００の発火時に下端領域が主な脆弱部になる。したがって、バッテリーセル１００の下端領域における安全性を特に強化させる必要がある。これに関連して、本発明においては、ベント部１４０が位置するバッテリーセル１００の下部を覆う第１フレーム２１０の内部領域にポッティンググルー３００を充填することにより、バッテリーセル１００の下端領域の安全性を特に強化させることができる。

【0053】

図１及び図２に戻ると、前記モジュールハウジング２００は、前記バッテリーセル１００の下部を覆う第１フレーム２１０と、前記バッテリーセル１００の上部を覆う第２フレーム２２０と、を含む。

【0054】

前記モジュールハウジング２００は、第１フレーム２１０の下部に下部プレート２３０をさらに含み得る。このとき、下部プレート２３０は、第１フレーム２１０と一体に構成されて第１フレーム２１０の一部になってもよい。あるいは、前記下部プレート２３０は、図１及び図２に示すように、第１フレーム２１０とは別途の構成要素として配備された後、第１フレーム２１０と組み合わせられてもよい。

【0055】

前記モジュールハウジング２００は、複数のバッテリーセル１００を収容し得る。前記モジュールハウジング２００は、例えば、プラスチック材質を含み得る。但し、モジュールハウジング２００が含む材質がこれに何ら限定されることはなく、電気伝導性を有さない他の材質を含むことも可能であるということはいうまでもない。

【0056】

図１及び図２を参照すると、第１フレーム２１０は、前記バッテリーセル１００の外周面を囲繞する第１リブ２１１を少なくとも１つ含み得る。より具体的には、第１リブ２１１は、前記バッテリーセル１００の外周面の一部の領域を囲繞するような構造であり得る。例えば、図１及び図２を参照すると、本発明のバッテリーセル１００が円筒型バッテリーセル１００である場合、前記第１リブ２１１は、前記円筒型バッテリーセル１００の円周方向を囲繞するような構造となり得る。このような構造によれば、第１リブ２１１がそれぞれのバッテリーセル１００を囲繞しながら前記バッテリーセル１００を定位置に固定することができる。さらに、バッテリーセル１００同士の衝突を防ぐことができる。

【0057】

図１及び図２を参照すると、好ましくは、前記第１フレーム２１０に配備された第１リブ２１１は、前記バッテリーセル１００の高さ方向（Ｚ軸に平行な方向）の中央領域を囲繞するような構造であり得る。上記のような本発明の第１リブ２１１の構造によれば、バッテリーセル１００の中央領域におけるバッテリーセル１００固定力が向上することが可能になる。また、このような構造によれば、前記第１リブ２１１の下部に、中空の第１収容空間Ｓ１が設けられることが可能になる。ここで、好ましくは、第１収容空間Ｓ１のうち、前記バッテリーセル１００が占める空間以外の中空空間に前記ポッティンググルー３００が充填され得る。

【0058】

上述したように、本発明のバッテリーセル１００は、下部領域にベント部１４０を備えているため、特に、バッテリーセル１００の下部領域における連鎖発火を遮断して安全性を強化させる必要がある。上記のような本発明の第１リブ２１１の構造によれば、バッテリーセル１００の中央領域において第１リブ２１１によりバッテリーセル１００を固定することにより、バッテリーセル１００の固定力を増加させることが可能であるとともに、ポッティンググルー３００により前記バッテリーセル１００の下部領域を覆うことにより、バッテリーセル１００の連鎖発火を遮断するような構造が導き出されることが可能になる。これにより、いずれか１つのバッテリーセル１００において熱が生じるとしても、発火したバッテリーセル１００の周りのバッテリーセル１００への輻射熱の伝達を遮断することができる。すなわち、ポッティンググルー３００が前記第１収容空間Ｓ１内に充填されれば、発火したバッテリーセル１００において生じた熱がポッティンググルー３００を介して周りに位置しているバッテリーセル１００へと熱伝導される虞がある。これにより、周りに位置しているバッテリーセル１００は、輻射熱に比べてさらに少ない熱を伝達されることになる。したがって、発火したバッテリーセル１００しか発火が進まず、周りに位置しているバッテリーセル１００への連鎖発火は遮断されることが可能になる。さらに、発火したバッテリーセル１００が爆発するとしても、ポッティンググルー３００が、バッテリーセル１００の爆発の際に生じる圧力と火炎が周りに位置しているバッテリーセル１００に伝搬することを防ぐことができる。これにより、２次爆発が防がれることが可能になる。

【0059】

図５は、本発明の一実施形態をよるバッテリーモジュール１０を説明するための図であり、図６は、本発明の他の実施形態をよるバッテリーモジュール１０を説明するための図である。

【0060】

図５においては、第１フレーム２１０とバッテリーセル１００のみを示しており、説明のしやすさのために、第２フレーム２２０の図示は省略している。

【0061】

図１及び図５を参照すると、前記第１収容空間Ｓ１の高さ方向の長さＬ１は、前記バッテリーセル１００の高さ方向の全長に比べて約２０～４０％であり得る。より好ましくは、第１収容空間Ｓ１の高さ方向の長さＬ１は、前記バッテリーセル１００の高さ方向の全長に比べて約２８～３０％であり得る。

【0062】

第１収容空間Ｓ１の高さ方向の長さＬ１が前記バッテリーセル１００の高さ方向の全長に比べて約２０％よりも小さくなると、充填されるポッティンググルー３００の量が過剰に少なくなり過ぎて連鎖発火の遮断効果が減少してしまう。逆に、第１収容空間Ｓ１の高さ方向の長さＬ１が前記バッテリーセル１００の高さ方向の全長に比べて約４０％よりも大きくなると、ポッティンググルー３００の量が過剰に多くなり過ぎて製造コストが高騰してしまうという問題が生じる虞がある。また、ポッティンググルー３００の量が過剰に多くなり過ぎると、硬化時間が延びて製造過程の効率が低下する虞がある。したがって、前記第１収容空間Ｓ１の高さ方向の長さＬ１は、前記バッテリーセル１００の高さ方向の全長に比べて約２０～４０％であることが好ましく、より好ましくは、約２８～３０％である。

【0063】

図１及び図５を参照すると、前記第１フレーム２１０及び前記第２フレーム２２０のうちのどちらか一方は、上面に、ポッティンググルー３００が注入可能な注入孔Ｈを少なくとも１本備え得る。

【0064】

例えば、図５を参照すると、バッテリーセル１００の下部を覆う第２フレーム２２０の上面には、ポッティンググルー３００を注入可能にする注入孔Ｈが配備されているということを確認することができる。この場合、第１フレーム２１０に複数のバッテリーセル１００を挿入した後、前記第１フレーム２１０の上面に配備された注入孔Ｈを介してポッティンググルー３００を注入し得る。次いで、第２フレーム２２０を組み立ててバッテリーモジュール１０を完成させ得る。このような構造によれば、バッテリーセル１００の上部領域にポッティンググルー３００を注入せずとも、下部領域にのみ選別的にポッティンググルー３００を注入することができる。

【0065】

図５を参照すると、前記第１リブ２１１は、前記バッテリーセル１００の高さ方向（Ｚ軸に平行な方向）と垂直な方向（ＸＹ平面と平行な方向）に複数配備され得る。すなわち、前記第１リブ２１１は、水平方向に複数配備され得る。図１を参照すると、水平方向に配置された複数の第１リブ２１１のそれぞれがバッテリーモジュール１０に収容された複数のバッテリーセル１００を包み込んでいるような構造であり得る。

【0066】

ここで、前記第１リブ２１１は、隣り合う第１リブ２１１の間には中空の第１通路２１３が配備され得る。前記第１通路２１３は、前記注入孔Ｈと連絡され得る。これにより、前記注入孔Ｈを介して注入されたポッティンググルー３００は、第１通路２１３を通過して移動することができる。

【0067】

好ましくは、前記第１通路２１３は、中空の第１収容空間Ｓ１と連絡され得る。これにより、前記注入孔Ｈを介して注入されたポッティンググルー３００は、第１通路２１３を通過して前記第１収容空間Ｓ１に達することができる。結果的に、前記ポッティンググルー３００は、前記第１収容空間Ｓ１のうち、前記バッテリーセル１００が占める空間以外の中空空間に充填され得る。これにより、ポッティンググルー３００がバッテリーセル１００の下部領域を覆うことにより、連鎖発火が遮断されることが可能になる。

【0068】

また、このような第１フレーム２１０の構造によれば、バッテリーセル１００の上部領域にポッティンググルー３００を注入せずとも、下部領域にのみ選別的にポッティンググルー３００を注入することができる。したがって、連鎖発火の遮断に必要とされる最小限の量のポッティンググルー３００を適用することが可能になる。

【0069】

さらに、上記のような構造によれば、第１フレーム２１０は、第２フレーム２２０の助力なしに自体的にポッティンググルー３００を注入することが可能な構造であることから、第２フレーム２２０に対する構造的な制限が格段に減ることが可能になる。例えば、図６に示すように、第２フレーム２２０に、ポッティンググルー３００の注入のための構成要素が配備されないことも可能になる。すなわち、図６の実施形態においては、第２フレーム２２０の上にリブや注入孔Ｈが別途に配備されていない場合がある。この場合、第１フレーム２１０に複数のバッテリーセル１００を挿入した後、第１フレーム２１０の上面に配備された注入孔Ｈを介してポッティンググルー３００を注入した後、第２フレーム２２０を組み立ててバッテリーモジュール１０を完成させることができる。

【0070】

あるいは、他の実施形態であって、後述する図７または図８に示される形態の第２フレーム２２０が適用されることも可能である。すなわち、本発明の第１フレーム２１０の構造によれば、第２フレーム２２０に対する構造的な柔軟性が増加することが可能になる。

【0071】

図７は、本発明の他の実施形態をよるバッテリーモジュール１０を説明するための図である。

【0072】

本実施形態によるモジュールハウジング２００は、上述した実施形態のモジュールハウジング２００と類似であるため、上述した実施形態と実質的に同一もしくは類似の構成については、重複する説明を省略し、以下、上述した実施形態との相違点に重点をおいて述べる。

【0073】

図１及び図７を参照すると、前記バッテリーセル１００の上部を覆う第２フレーム２２０の上面には、ポッティンググルー３００を注入可能にする注入孔Ｈが配備され得る。この場合、第２フレーム２２０の上面がバッテリーモジュール１０の上面になることから、バッテリーモジュール１０の上面に配備された注入孔Ｈを介してポッティンググルー３００が注入されることが可能になる。

【0074】

このような構造によれば、バッテリーモジュール１０の製造過程の最中にポッティンググルー３００を注入しなくてもよく、バッテリーモジュール１０の組み立てが完了した後に、ポッティンググルー３００を注入することができる。したがって、製造効率が高くなり、しかも、製造の柔軟性が向上することが可能になる。

【0075】

図７を参照すると、前記第２フレーム２２０は、前記バッテリーセル１００の外周面を囲繞する第２リブ２２１を少なくとも１つ含み得る。より具体的には、第２リブ２２１は、前記バッテリーセル１００の外周面の一部の領域を囲繞するような構造であり得る。例えば、図７を参照すると、本発明のバッテリーセル１００が円筒型バッテリーセル１００である場合、前記第２リブ２２１は、前記円筒型バッテリーセル１００の円周方向を囲繞するような構造になり得る。このような構造によれば、第２リブ２２１がそれぞれのバッテリーセル１００を囲繞しながら、前記バッテリーセル１００を定位置に固定することができる。

【0076】

図７を参照すると、前記第２リブ２２１は、前記バッテリーセル１００の高さ方向（Ｚ軸に平行な方向）と垂直な方向（ＸＹ平面と平行な方向）に複数配備され得る。すなわち、前記第２リブ２２１は、水平方向に複数配備され得る。図７を参照すると、水平方向に配置された複数の第２リブ２２１のそれぞれがバッテリーモジュール１０に収容された複数のバッテリーセル１００を包み込んでいるような構造であり得る。

【0077】

ここで、前記第２リブ２２１は、隣り合う第２リブ２２１の間には中空の第２通路２２３が配備され得る。前記第２通路２２３は、第２フレーム２２０の上面に配備された注入孔Ｈと連絡され得る。これにより、前記２フレーム２２０の上面に配備された注入孔Ｈを介して注入されたポッティンググルー３００は、第２通路２２３を通過して移動することができる。

【0078】

好ましくは、前記第２通路２２３は、第１フレーム２１０の上面に配備された注入孔Ｈと連絡され得る。これにより、前記第２フレーム２２０の上面に配備された注入孔Ｈを介して注入されたポッティンググルー３００は、第２通路２２３を通過して第１フレーム２１０の上面に配備された注入孔Ｈに達することができる。さらに、前記第１フレーム２１０の上面に配備された注入孔Ｈを介して注入されたポッティンググルー３００は、第１通路２１３を通過して前記第１収容空間Ｓ１に達することができる。結果的に、前記ポッティンググルー３００は、前記第１収容空間Ｓ１のうち、前記バッテリーセル１００が占める空間以外の中空空間に充填され得る。これにより、ポッティンググルー３００がバッテリーセル１００の下部領域を覆うことにより、連鎖発火が遮断されることが可能になって、バッテリーモジュール１０の安全性が増加する。

【0079】

図８は、本発明のさらに他の実施形態をよるバッテリーモジュール１０を説明するための図である。

【0080】

本実施形態によるモジュールハウジング２００は、上述した実施形態のモジュールハウジング２００と類似であるため、上述した実施形態と実質的に同一もしくは類似の構成については、重複する説明を省略し、以下、上述した実施形態との相違点に重点をおいて述べる。

【0081】

図８を参照すると、前記第２フレーム２２０に配備された第２リブ２２１は、前記バッテリーセル１００の高さ方向（Ｚ軸に平行な方向）の上端領域を囲繞するような構造であり得る。

【0082】

上記のような本発明の第２リブ２２１の構造によれば、バッテリーセル１００の上端領域におけるバッテリーセル１００の固定力が向上することが可能になる。しかも、第１リブ２１１がバッテリーセル１００の中央領域を既に固定していることから、上記のような第２リブ２２１の構造によれば、バッテリーセル１００の固定力がより一層向上することが可能になる。

【0083】

本発明の他の側面において、図８を参照すると、前記第２リブ２２１の下部には、中空の第２収容空間Ｓ２が設けられ得る。ここで、好ましくは、このような第２収容空間Ｓ２のうち、前記バッテリーセル１００が占める空間以外の中空空間に前記ポッティンググルー３００が充填され得る。

【0084】

このような構造によれば、ポッティンググルー３００がバッテリーセル１００の概ね中央領域にもさらに配備されることが可能になる。これにより、バッテリーセル１００の側面、特に、側面の中央領域において破断及び／又は発火が起こる場合であっても、連鎖発火が遮断されることが可能になる。すなわち、バッテリーモジュール１０の安全性がより一増増加する。さらに、バッテリーセル１００の側面の冷却効率もまた増加する。

【0085】

他の実施形態として、前記第２リブ２２１が前記バッテリーセル１００の高さ方向（Ｚ軸に平行な方向）の上端ではない他の領域を囲繞するような構造である場合もある。例えば、前記第２リブ２２１は、前記第２フレーム２２０の高さ方向の中央領域に配備され得る。この場合、第２リブ２２１の上部領域及び第２リブ２２１の下部領域のそれぞれに中空の第２収容空間Ｓ２が設けられ得る。あるいは、例えば、前記第２リブ２２１は、前記第２フレーム２２０の高さ方向（Ｚ軸に平行な方向）の下端領域に配備され得る。この場合、第２リブ２２１の上部領域に中空の第２収容空間Ｓ２が設けられ得る。このように、第２リブ２２１の高さ方向の位置は可変的であり得る。

【0086】

これに対し、第１リブ２１１の高さ方向（Ｚ軸に平行な方向）の位置は、第２リブ２２１の高さ方向（Ｚ軸に平行な方向）の位置に比べて相対的に可変性に乏しい。例えば、第１リブ２１１は、第１フレーム２１０の下端領域には配備されないことが好ましい。もし、第１リブ２１１が第１フレーム２１０の下端領域に配備されれば、第１収容空間Ｓ１が第１フレーム２１０の上端領域に配備されることになり、そうなると、ポッティンググルー３００がバッテリーセル１００の下端領域を直接的に覆うことができなくなる。結局のところ、バッテリーセル１００の安全性が弱くなる。したがって、第１リブ２１１は、第１フレーム２１０の下端領域を除いた領域、たとえば、中央領域または上端領域に配備されることが好ましい。

【0087】

本発明のさらに他の側面において、図示はしないが、本発明の下部プレート２３０の上には、バッテリーセル１００固定用のボンドが塗布され得る。このような構造によれば、バッテリーセル１００の高さ方向への移動が制限されることが可能になる。例えば、バッテリーモジュール１０内に上下空間の余裕があったり、遊びや隙間ができたりする場合がある。このような場合であっても、バッテリーセル１００が第１フレーム２１０の下端に固定されることが可能になることから、バッテリーモジュール１０内のバッテリーセル１００の余計な移動が遮断されることが可能になる。さらに、第１フレーム２１０または第２フレーム２２０の一部が破損されてバッテリーセル１００が抜け出るほどの大きさの欠損領域ができるとしても、前記固定用のボンドによりバッテリーセル１００の離脱が防がれることが可能になる。

【0088】

図９は、図１のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックを説明するための図である。

【0089】

図９を参照すると、本発明によるバッテリーパック１は、上述した本発明によるバッテリーモジュール１０を少なくとも１つ含み得る。また、本発明によるバッテリーパック１は、前記少なくとも１つのバッテリーモジュール１０を収容可能なパックケース５０を含み得る。併せて、このようなバッテリーモジュール１０に加えて、他の色々な構成要素、たとえば、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）、パックケース、リレイ、電流センサーなどといったように、本発明の出願時点において公知のバッテリーパック１の構成要素などをさらに含み得る。

【0090】

図１０は、図９のバッテリーパックを含む自働車を説明するための図である。

【0091】

図１０を参照すると、本発明による自働車Ｖは、本発明によるバッテリーパック１を少なくとも１つ含み得る。

【0092】

以上述べたような様々な実施形態により、バッテリーモジュール１０内の一部のバッテリーセル１００において発火が生じるとしても、バッテリーセル１００の下端を包み込んでいるポッティンググルー３００によって連鎖発火につながることはないことから、バッテリーモジュール１０の安全性を確保することができる。また、バッテリーモジュール１０内のバッテリーセル１００の固定力が強化されることが可能になる。

【0093】

したがって、以上述べたような様々な実施形態により、安全性が向上したバッテリーモジュール１０、これを含むバッテリーパック１及び自働車Ｖを提供することができる。

【0094】

一方、本明細書においては、上、下などの方向指示語が用いられたが、これらの用語は説明のしやすさのために用いられたものに過ぎず、対象となる物事の位置や観測者の位置などに応じて異なってくる可能性があるということは本発明の当業者にとって自明である。

【0095】

以上、本発明については、たとえ限定された実施形態と図面により説明されたが、本発明の技術的な思想はこれらに何ら限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により、本発明の技術的な思想と特許請求の範囲の均等な範囲内において様々な修正及び変形を加えて実施することが可能であるということはいうまでもない。

【符号の説明】

【0096】

Ｖ 自働車
２００ モジュールハウジング
１ バッテリーパック
２１０ 第１フレーム
１０ バッテリーモジュール
２１１ 第１リブ
５０ パックケース
２１３ 第１通路
１００ バッテリーセル
２２０ 第２フレーム
１１０ 電極組立体
２２１ 第２リブ
１１１ 第１電極タブ
２２３ 第２通路
１１２ 第２電極タブ
２３０ 下部プレート
１２０ バッテリー缶
Ｈ 注入孔
１３０ トップキャップ
Ｓ１ 第１収容空間
１４０ ベント部
Ｓ２ 第２収容空間
３００ ポッティンググルー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】