特表 2024-540422 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】2024-10-31

(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 50/204 20210101AFI20241024BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20241024BHJP

   H01M 50/289 20210101ALI20241024BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20241024BHJP

   H01M 50/30 20210101ALI20241024BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20241024BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20241024BHJP

   H01M 50/591 20210101ALI20241024BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401H

H01M50/211

H01M50/289 101

H01M50/291

H01M50/204 401F

H01M50/30

H01M50/293

H01M50/588

H01M50/591 101

H01M50/249

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024527226

(86)(22)【出願日】2023-07-17

(85)【翻訳文提出日】2024-05-08

(86)【国際出願番号】 KR2023010226

(87)【国際公開番号】W WO2024019459

(87)【国際公開日】2024-01-25

(31)【優先権主張番号】10-2022-0089571

(32)【優先日】2022-07-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0089759

(32)【優先日】2022-07-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2023-0055793

(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－フン・パク

(72)【発明者】

【氏名】ス－ユル・キム

(72)【発明者】

【氏名】ヒェ－ミ・ジュン

【テーマコード（参考）】

5H012

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H012BB08

5H012CC09

5H040AA28

5H040AA37

5H040AS07

5H040AT02

5H040AT04

5H040AY04

5H040AY08

5H040CC05

5H040CC13

5H040CC35

5H040JJ03

5H040JJ06

5H040NN03

5H043AA04

5H043BA19

5H043CA04

5H043CA08

5H043GA23

5H043GA24

5H043HA22

(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、内部空間に前記パウチ型バッテリーセルを収容するパックケースと、前記パックケースの内部空間において前記複数のパウチ型バッテリーセルのうちの少なくとも互いに隣り合う第１のバッテリーセル及び第２のバッテリーセルの外部を少なくとも部分的に包み込むように構成されたセルカバーと、を含み、前記セルカバーは、仕切りカバー部と、第１の側面カバー部と、第２の側面カバー部と、上カバー部と、下カバー部と、を含むことを特徴とする。

【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、
内部空間に前記パウチ型バッテリーセルを収容するパックケースと、
前記パックケースの内部空間において前記複数のパウチ型バッテリーセルのうちの少なくとも互いに隣り合う第１のパウチ型バッテリーセル及び第２のパウチ型バッテリーセルの外部を少なくとも部分的に包み込むように構成されたセルカバーと、
を含み、
前記セルカバーは、
前記第１のパウチ型バッテリーセルと前記第２のパウチ型バッテリーセルとの間を仕切るために前記第１のパウチ型バッテリーセルの一方の側面と前記第２のパウチ型バッテリーセルの一方の側面との間に配置された仕切りカバー部と、
前記第１のパウチ型バッテリーセルの他方の側面を覆うように前記仕切りカバー部と対面する第１の側面カバー部と、
前記第２のパウチ型バッテリーセルの他方の側面を覆うように前記仕切りカバー部と対面する第２の側面カバー部と、
前記第１のパウチ型バッテリーセルの上部側を包み込むように前記仕切りカバー部の上端において前記第１の側面カバー部の上端と接続された上カバー部と、
前記第２のパウチ型バッテリーセルの下部側を包み込むように前記仕切りカバー部の下端において前記第２の側面カバー部の下端と接続された下カバー部と、
を含む、バッテリーパック。

【請求項2】

前記第１のパウチ型バッテリーセルは、
起立状態で前記第１の側面カバー部と前記仕切りカバー部との間に配置されており、
前記第２のパウチ型バッテリーセルは、
起立状態で前記第２の側面カバー部と前記仕切りカバー部との間に配置されている、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項3】

前記セルカバーは、
前記第１のパウチ型バッテリーセルの下部が前記パックケースの内側面に向かって露出された下開放部と、
前記第２のパウチ型バッテリーセルの上部が前記パックケースの内側面に向かって露出された上開放部と、
を形成するように構成されている、請求項２に記載のバッテリーパック。

【請求項4】

前記上カバー部は、
前記第１のパウチ型バッテリーセルから離れるように構成されており、熱的事象が生じたときに前記第１のパウチ型バッテリーセルから噴出されるパーティクルを捕集するように構成された第１のパーティクルポケット部を備え、
前記下カバー部は、
前記第２のパウチ型バッテリーセルから離れるように構成されており、熱的事象が生じたときに前記第２のパウチ型バッテリーセルから噴出されるパーティクルを捕集するように構成された第２のパーティクルポケット部と、
を備える、請求項２に記載のバッテリーパック。

【請求項5】

前記上カバー部は、
両側のサイド部のうちの少なくともどちらか一方の上部に向かって突出しており、前記両側のサイド部が接続された中心部が下部に向かって凹状に形成されており、
前記下カバー部は、
両側のサイド部のうちの少なくともどちらか一方の下部に向かって突出しており、前記両側のサイド部が接続された中心部が上部に向かって凹状に形成されている、請求項４に記載のバッテリーパック。

【請求項6】

前記上カバー部は、
前記中心部から上部に向かって突出した前記両側のサイド部のうちの少なくともどちらか一方まで漸進的に突出しており、
前記下カバー部は、
前記中心部から下部に向かって突出した前記両側のサイド部のうちの少なくともどちらか一方まで漸進的に突出している、請求項５に記載のバッテリーパック。

【請求項7】

前記パックケースは、
前記第１のパウチ型バッテリーセルにおいて生じたガスが前記下開放部を介して外部に排出できるように前記下開放部と対応する位置のうちの少なくとも一部に設けられた下ベント部と、
前記第２のパウチ型バッテリーセルにおいて生じたガスが前記上開放部を介して外部に排出できるように前記上開放部と対応する位置のうちの少なくとも一部に設けられた上ベント部と、
を備える、請求項３に記載のバッテリーパック。

【請求項8】

前記セルカバーは、
前記パックケースに差し込まれるように前記第１の側面カバー部及び前記第２の側面カバー部のうちの少なくともどちらか一方から前記パックケースの内側面に向かって突出した挿入ピンを備え、
前記パックケースは、
内側面に前記挿入ピンを収容できるように構成された挿入ピン収容部を備える、請求項７に記載のバッテリーパック。

【請求項9】

前記挿入ピン及び前記挿入ピン収容部は、
前記上ベント部及び前記下ベント部のうちの少なくともどちらか一方に隣接するように位置している、請求項８に記載のバッテリーパック。

【請求項10】

前記挿入ピンは、
前記パックケースに差し込まれる挿入部と、
前記挿入部が前記第１の側面カバー部及び前記第２の側面カバー部のうちの少なくともどちらか一方と接続される位置に設けられた変形部と、
を備える、請求項８に記載のバッテリーパック。

【請求項11】

前記変形部は、
前記挿入ピンが前記パックケースに差し込まれた状態で前記パックケースの内側面と同じ高さの上に設けられている、請求項１０に記載のバッテリーパック。

【請求項12】

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前記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介在するサーマルレジンを含む、請求項７に記載のバッテリーパック。

【請求項13】

前記サーマルレジンは、
前記上ベント部及び前記下ベント部に対応する空間には設けられていない、請求項１２に記載のバッテリーパック。

【請求項14】

前記セルカバーは、包み込まれたパウチ型バッテリーセルの少なくとも一側が外部に露出されるように前記パウチ型バッテリーセルを部分的に包み込む形状に形成されている、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項15】

前記セルカバーは、包み込まれたパウチ型バッテリーセルの少なくとも一側が前記パックケースの内側面に向かって露出されるように構成されている、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項16】

前記セルカバーは、前記パックケースに直接的に載置されている、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、内側面に絶縁コーティング層を含む、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項18】

前記セルカバーは複数で隣り合っており、
互いに隣り合うセルカバーの前記第１の側面カバー部及び前記第２の側面カバー部のうちの少なくともどちらか一方に接着部材を含む、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項19】

請求項１から１８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、より詳細には、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。

【0002】

本出願は、２０２２年７月２０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００８９５７１号、２０２２年７月２０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００８９７５９号及び２０２３年４月２７日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２３－００５５７９３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】

各種の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）などに対する技術の開発と需要の増加には目を見張るものがあり、これに伴い、エネルギー源としての二次電池への関心とニーズが急激に伸びている。

【0004】

従来、二次電池としてニッケルカドミウム電池またはニッケル水素イオン電池が多用されていたが、最近には、ニッケル系のバッテリに比べてメモリ効果が殆ど起きないため充電及び放電が自在であり、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用されている。

【0005】

この種のリチウム二次電池は、主として、リチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質及び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一緒に封入する外装材、例えば、電池ケースと、を備える。

【0006】

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内蔵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蔵されているパウチ型二次電池と、に分類され得る。

【0007】

最近には、電気自動車やエネルギー貯蔵システムなどの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パックが広く用いられている。

【0008】

従来のバッテリーパックは、パックケースの内部に１つ以上のバッテリーモジュールとバッテリーパックの充放電を制御する制御ユニットを含む。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に構成される。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の内部に収容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の内部に収容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、軽量であり、積層時にデッドスペース（ｄｅａｄ ｓｐａｃｅ）が小さいといったように、色々な側面からみて長所を有しているものの、外部の衝撃に弱く、組立性にやや劣っているという問題がある。したがって、まず、複数のバッテリーセルを先にモジュール化させた後、パックケースの内部に収容される形態にバッテリーパックが製造されるのが普通である。

【0009】

しかしながら、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、冷却性などの側面からみて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、スウェリングが生じる恐れがあるが、従来のバッテリーパックは、このようなスウェリングの状況に適切に対応し難いという問題がある。

【0010】

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、冷却性などの側面からみて不利になる可能性がある。

【0011】

さらに、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、熱的事象に脆弱である可能性がある。特に、バッテリーモジュールやバッテリーパックの内部において熱的事象が生じた場合、熱暴走が起きてしまう結果、火炎が生じ、酷い場合には爆発が起こることが懸念され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】

【0012】

本発明は、前述したような問題を解決するために創作されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、スウェリングへの対応性能など色々な側面からみて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。

【0013】

また、本発明が解決しようとする他の課題は、熱的事象が生じたときに優れた安全性を確保することの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】

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】

【0015】

上記のような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、内部空間に前記パウチ型バッテリーセルを収容するパックケースと、前記パックケースの内部空間において前記複数のパウチ型バッテリーセルのうちの少なくとも互いに隣り合う第１のパウチ型バッテリーセル及び第２のパウチ型バッテリーセルの外部を少なくとも部分的に包み込むように構成されたセルカバーと、を含み、前記セルカバーは、前記第１のパウチ型バッテリーセルと前記第２のパウチ型バッテリーセルとの間を仕切るために前記第１のパウチ型バッテリーセルの一方の側面と前記第２のパウチ型バッテリーセルの一方の側面との間に配置された仕切りカバー部と、前記第１のパウチ型バッテリーセルの他方の側面を覆うように前記仕切りカバー部と対面する第１の側面カバー部と、前記第２のパウチ型バッテリーセルの他方の側面を覆うように前記仕切りカバー部と対面する第２の側面カバー部と、前記第１のバッテリーセルの上部側を包み込むように前記仕切りカバー部の上端において前記第１の側面カバー部の上端と接続された上カバー部と、前記第２のバッテリーセルの下部側を包み込むように前記仕切りカバー部の下端において前記第２の側面カバー部の下端と接続された下カバー部と、を含む。

【0016】

前記第１のパウチ型バッテリーセルは、起立状態で前記第１の側面カバー部と前記仕切りカバー部との間に配置され得る。

【0017】

前記第２のパウチ型バッテリーセルは、起立状態で前記第２の側面カバー部と前記仕切りカバー部との間に配置され得る。

【0018】

前記セルカバーは、前記第１のパウチ型バッテリーセルの下部が前記パックケースの内側面に向かって露出された下開放部と、前記第２のパウチ型バッテリーセルの上部が前記パックケースの内側面に向かって露出された上開放部と、を形成するように構成され得る。

【0019】

前記上カバー部は、前記第１のパウチ型バッテリーセルから離れるように構成され、熱的事象が生じたときに前記第１のパウチ型バッテリーセルから噴出されるパーティクルを捕集するように構成された第１のパーティクルポケット部を備え得る。

【0020】

前記下カバー部は、前記第２のパウチ型バッテリーセルから離れるように構成され、熱的事象が生じたときに前記第２のパウチ型バッテリーセルから噴出されるパーティクルを捕集するように構成された第２のパーティクルポケット部を備え得る。

【0021】

前記上カバー部は、両側のサイド部のうちの少なくともどちらか一方の上部に向かって突出し、前記両側のサイド部が接続された中心部が下部に向かって凹状に形成され得る。

【0022】

前記下カバー部は、両側のサイド部のうちの少なくともどちらか一方の下部に向かって突出し、前記両側のサイド部が接続された中心部が上部に向かって凹状に形成され得る。

【0023】

前記上カバー部は、前記中心部から上部に向かって突出した前記両側のサイド部のうちの少なくともどちらか一方まで漸進的に突出し得る。

【0024】

前記下カバー部は、前記中心部から下部に向かって突出した前記両側のサイド部のうちの少なくともどちらか一方まで漸進的に突出し得る。

【0025】

前記パックケースは、前記第１のパウチ型バッテリーセルにおいて生じたガスが前記下開放部を介して外部に排出できるように前記下開放部と対応する位置のうちの少なくとも一部に設けられた下ベント部と、前記第２のパウチ型バッテリーセルにおいて生じたガスが前記上開放部を介して外部に排出できるように前記上開放部と対応する位置のうちの少なくとも一部に設けられた上ベント部と、を備え得る。

【0026】

前記セルカバーは、前記パックケースに差し込まれるように前記第１の側面カバー部及び前記第２の側面カバー部のうちの少なくともどちらか一方から前記パックケースの内側面に向かって突出した挿入ピンを備え得る。

【0027】

前記パックケースは、内側面に前記挿入ピンを収容できるように構成された挿入ピン収容部を備え得る。

【0028】

前記挿入ピン及び前記挿入ピン収容部は、前記上ベント部及び前記下ベント部のうちの少なくともどちらか一方に隣接するように位置し得る。

【0029】

前記挿入ピンは、前記パックケースに差し込まれる挿入部と、前記挿入部が前記第１の側面カバー部及び前記第２の側面カバー部のうちの少なくともどちらか一方と接続される位置に設けられた変形部と、を備え得る。

【0030】

前記変形部は、前記挿入ピンが前記パックケースに差し込まれた状態で前記パックケースの内側面と同じ高さの上に設けられ得る。

【0031】

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前記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介在するサーマルレジンを含み得る。

【0032】

前記サーマルレジンは、前記上ベント部及び前記下ベント部に対応する空間には設けられなくてもよい。

【0033】

前記セルカバーは、包み込まれたパウチ型バッテリーセルの少なくとも一側が外部に露出されるように前記パウチ型バッテリーセルを部分的に包み込む形状に形成され得る。

【0034】

前記セルカバーは、包み込まれたパウチ型バッテリーセルの少なくとも一側が前記パックケースの内側面に向かって露出されるように構成され得る。

【0035】

前記セルカバーは、前記パックケースに直接的に載置され得る。

【0036】

前記セルカバーは、内側面に絶縁コーティング層を含み得る。

【0037】

前記セルカバーは複数で隣り合っており、互いに隣り合うセルカバーの前記第１の側面カバー部及び第２の側面カバー部のうちの少なくともどちらか一方に接着部材を含み得る。

【0038】

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み得る。

【発明の効果】

【0039】

本発明の一態様によれば、プラスチックカートリッジのような積層用のフレームや別途のモジュールケースなどの構成要素を使用することなく、複数のパウチ型バッテリーセルをパックケースの内部に安定的に収容することができる。特に、２つ以上のパウチ型バッテリーセルをセルカバーにより包み込んで安定的に保護することができる。

【0040】

本発明の他の態様によれば、パウチ型バッテリーセルにおいて生じるガスを所望の方向に誘導して排出することができる。

【0041】

本発明のさらに他の態様によれば、パウチ型バッテリーセルに熱的事象が生じるとき、バッテリーセルから噴出される高温の粉塵、パーティクルなどがパーティクルポケット部に捕集されることが可能になる。したがって、パウチ型バッテリーセルから噴出され得る高温の粉塵、パーティクルなどをパーティクルポケット部にトラップ（ｔｒａｐ）してセルカバーの外に抜け出難くして火炎の伝播を遮断する上で有効である。高温の粉塵、パーティクルなどは、火災の３要素（可燃物質、点火源、酸素）のうちの点火源として働くため、これらがセルカバーの外部において可燃物質と遭遇すれば、着火が起きて火炎がパックケースの内部に急速に広がる恐れがあるからである。

【0042】

本発明のさらに他の態様によれば、セルカバーとサーマルレジンとの接触面積が増大されて冷却効果が向上する。

【0043】

本発明のさらに他の態様によれば、セルカバーは、パウチ型バッテリーセルのスウェリングを吸収することができ、パウチ型バッテリーセルの任意の部分に過剰な圧力が加えられないことから、バッテリーセルの損傷や破損が防がれることが可能になる。

【0044】

本発明のさらに他の態様によれば、パックケースとセルカバーとの組み立てやすさないし固定性を確保することができる。特に、２つ以上のパウチ型バッテリーセルを包み込みながら、包み込まれたパウチ型バッテリーセルの立てられた状態、すなわち、起立状態を有効に保持するように構成されることが可能になる。

【0045】

本発明のさらに他の態様によれば、スウェリング現象が生じる前にはパックケースとセルカバーとの固定性を確保することができ、これと同時に、スウェリング現象が生じたときには隣り合うベント部にベント領域が広がることができる。したがって、ベント領域が広がることにより、ガスをより一層速やかに排出して熱蓄積を解消することができる。

【0046】

また、本発明によれば、任意のパウチ型バッテリーセルにおいて熱的事象が生じるとしても、バッテリーパックの全体の内部短絡や構造崩壊を防ぐことができる。

【0047】

このように、本発明によれば、スウェリングへの対応性能など色々な側面からみて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。なお、熱的事象が生じたときに優れた安全性を確保することの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。

【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の外観を示す図である。

【図2】本発明によるバッテリーパックの分解斜視図である。

【図3】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の分解斜視図である。

【図4】本発明によるバッテリーパックに含まれるセルカバーの斜視図である。

【図5】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を正面から眺めた図である。

【図6】本発明によるバッテリーパックに含まれ得る他のセルカバーを示す図である。

【図7】図６のセルカバーを含み、本発明によるバッテリーパックに含まれ得るセルユニットを正面から眺めた図である。

【図8】本発明によるバッテリーパックの一部分の断面を概略的に示す図である。

【図9】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の下端を示す図である。

【図10】本発明によるバッテリーパックの一部分の断面を概略的に示す図である。

【図11】本発明によるバッテリーパックの一部分の断面を概略的に示す図である。

【図12】本発明によるバッテリーパックに熱的事象が生じたときのセルカバーの変形の実施形態とそれに伴うベント領域の拡張を説明するための図である。

【図13】本発明によるバッテリーパックに熱的事象が生じたときのセルカバーの変形の実施形態とそれに伴うベント領域の拡張を説明するための図である。

【図14】本発明によるバッテリーパックに熱的事象が生じたときのセルカバーの変形の実施形態とそれに伴うベント領域の拡張を説明するための図である。

【図15】本発明によるバッテリーパックに熱的事象が生じたときのセルカバーの変形の実施形態とそれに伴うベント領域の拡張を説明するための図である。

【図16】本発明によるバッテリーパックの一部分の断面を概略的に示す図である。

【図17】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の下端を示す図である。

【図18】本発明による自動車を示す図である。

【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。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。同一の図面符号は、同一の構成要素を指し示す。また、図中、構成要素の厚さ、比率及び寸法は、技術的な内容の効果的な説明のために誇張されたものである。

【0050】

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。

【0051】

本明細書において、上、下、左、右、前、後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
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。

【0052】

図１は、本発明によるバッテリーパックの外観を示す図である。図２は、本発明によるバッテリーパックの分解斜視図である。図３は、本発明によるバッテリーパックに含まれるセルユニットの分解斜視図である。

【0053】

図１～図３を参照すると、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１１０、パックケース３００及びセルカバー２００を含み得る。

【0054】

パウチ型バッテリーセル１１０は、電極組立体、電解液及びパウチ外装材を含み得る。パウチ型バッテリーセル１１０は、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１１０は、少なくとも一方向に積層され得る。例えば、図２に示されたところを参照すると、複数のパウチ型バッテリーセル１１０は、左右方向（Ｘ軸方向）に積層されて配置され得る。さらに、複数のパウチ型バッテリーセル１１０は、左右方向に配置されるが、前後方向（Ｙ軸方向）に複数の列をなす形状に配置されることもある。例えば、複数のパウチ型バッテリーセル１１０は、左右方向に積層されて１つのセル束を形成し、このようなセル束が左右方向に２つ配置され、かつ、前後方向にも２つ配置されて、２×２の配列状にパックケース３００内に配置されることもある。

【0055】

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１１０を収容し得る。例えば、パックケース３００は、ケース本体３１０、エンドカバー３２０及びトップカバー３３０を備え得る。ケース本体３１０は、上端、前方及び後方が開かれたボックスの形状に形成されて内部空間に複数のパウチ型バッテリーセル１１０を収容し得る。エンドカバー３２０は、ケース本体３１０の前方の開放部（Ｙ軸の負の方向に位置する開放部）及び後方の開放部（Ｙ軸の正の方向に位置する開放部）を覆う形状に形成され得る。トップカバー３３０は、ケース本体３１０の上端の開放部（Ｚ軸の正の方向に位置する開放部）を覆う蓋体の形状に形成され得る。一方、パックケース３００は、ここに図示しかつ説明する構造にのみ何ら制限されるものではなく、例えば、上端が開かれたボックスの形状に形成されて内部空間に複数のパウチ型バッテリーセル１１０を収容可能なボトムフレームと、ボトムフレームの上端の開放部を覆う蓋体の形状に形成されたトップフレームとの組み合わせによっても構成され得る。パックケース３００の内部空間には、複数のパウチ型バッテリーセル１１０と併せて、後述するセルカバー２００も一緒に収容され得る。パックケース３００は、プラスチック又は金属材質を備え得る。その他にも、パックケース３００は、本発明の出願時点における公知の多種多様なパックケースの外装材材質が採用可能である。

【0056】

セルカバー２００は、パックケース３００の内部空間において複数のパウチ型バッテリーセル１１０のうちの少なくとも互いに隣り合う第１のバッテリーセル１１１及び第２のバッテリーセル１１２の外部を少なくとも部分的に包み込むように構成され得る。

【0057】

図４は、図３に示すセルユニットに含まれるセルカバーの斜視図である。

【0058】

図４をさらに参照すると、セルカバー２００は、仕切りカバー部２２０、第１の側面カバー部２１０、第２の側面カバー部２３０、上カバー部２４０及び下カバー部２５０を含み得る。

【0059】

仕切りカバー部２２０は、第１のバッテリーセル１１１と第２のバッテリーセル１１２との間を仕切るように構成され得る。仕切りカバー部２２０は、第１のバッテリーセル１１１の一方の側面と第２のバッテリーセル１１２の一方の側面との間に配置され得る。仕切りカバー部２２０は、第１のバッテリーセル１１１の右の側面（Ｘ軸の正の方向の側面）と第２のバッテリーセル１１２の左の側面（Ｘ軸の負の方向の側面）との間に配置され得る。仕切りカバー部２２０は、プレート状であり得る。

【0060】

第１の側面カバー部２１０は、第１のバッテリーセル１１１の他方の側面を覆うように構成され得る。第１の側面カバー部２１０は、仕切りカバー部２２０と対面し得る。第１の側面カバー部２１０は、仕切りカバー部２２０が覆う第１のバッテリーセル１１１の右の側面と対面する第１のバッテリーセル１１１の左の側面（Ｘ軸の負の方向の側面）を覆い得る。第１の側面カバー部２１０は、プレート状であり得る。

【0061】

第２の側面カバー部２３０は、第２のバッテリーセル１１２の他方の側面を覆うように構成され得る。第２の側面カバー部２３０は、仕切りカバー部２２０と対面し得る。第２の側面カバー部２３０は、仕切りカバー部２２０が覆う第２のバッテリーセル１１２の左の側面と対面する第２のバッテリーセル１１２の右の側面（Ｘ軸の正の方向の側面）を覆い得る。第２の側面カバー部２３０は、プレート状であり得る。

【0062】

第１の側面カバー部２１０、仕切りカバー部２２０及び第２の側面カバー部２３０は、互いに並ぶように配置され得る。これにより、第１のバッテリーセル１１１と第２のバッテリーセル１１２が起立状態で左右方向に並ぶように積層された構成が安定的に保持されることが可能になる。上カバー部２４０は、第１のバッテリーセル１１１の上部側（Ｚ軸の正の方向）を包み込むように構成され得る。上カバー部２４０は、仕切りカバー部２２０の上端において第１の側面カバー部２１０の上端と接続され得る。上カバー部２４０は、プレート状であり得る。下カバー部２５０は、第２のバッテリーセル１１２の下部側（Ｚ軸の負の方向）を包み込むように構成され得る。下カバー部２５０は、仕切りカバー部２２０の下端において第２の側面カバー部２３０の下端と接続され得る。下カバー部２５０は、プレート状であり得る。

【0063】

第１の側面カバー部２１０は、上カバー部２４０の一方の端から下部の向きに延びる形状に形成され得る。例えば、第１の側面カバー部２１０は、上カバー部２４０の左側の端部から下部の向きに長尺状に延びた形状に形成され得る。仕切りカバー部２２０は、第１の側面カバー部２１０から水平方向に離れるように位置し得る。そして、仕切りカバー部２２０は、上カバー部２４０の他方の端から下部の向きに延びる形状に形成され得る。例えば、仕切りカバー部２２０は、上カバー部２４０の右側の端部から下部の向きに長尺状に延びた形状に形成され得る。第１の側面カバー部２１０と仕切りカバー部２２０は、内部に収容された第１のバッテリーセル１１１の広い面を包み込むように構成され得る。このとき、第１の側面カバー部２１０と仕切りカバー部２２０は、上カバー部２４０から曲げられた形状に形成され得る。

【0064】

仕切りカバー部２２０は、下カバー部２５０の一方の端から上部の向きに延びる形状に形成され得る。例えば、仕切りカバー部２２０は、下カバー部２５０の左側の端部から上部の向きに長尺状に延びた形状に形成され得る。第２の側面カバー部２３０は、仕切りカバー部２２０から水平方向に離れるように位置し得る。そして、第２の側面カバー部２３０は、下カバー部２５０の他方の端から上部の向きに延びる形状に形成され得る。例えば、第２の側面カバー部２３０は、下カバー部２５０の右側の端部から上部の向きに長尺状に延びた形状に形成され得る。仕切りカバー部２２０と第２の側面カバー部２３０は、内部に収容された第２のバッテリーセル１１２の広い面を包み込むように構成され得る。このとき、仕切りカバー部２２０と第２の側面カバー部２３０は、下カバー部２５０から曲げられた形状に形成され得る。

【0065】

上記の実施構成において、第１の側面カバー部２１０、仕切りカバー部２２０、第２の側面カバー部２３０、上カバー部２４０及び下カバー部２５０により内部空間が限定され得る。そして、セルカバー２００は、このようにして限定された内部空間に２つ以上のパウチ型バッテリーセル１１０を収容し得る。

【0066】

仕切りカバー部２２０、第１の側面カバー部２１０、第２の側面カバー部２３０、上カバー部２４０及び下カバー部２５０のうちの少なくとも一部は、互いに一体化した形状に形成され得る。仕切りカバー部２２０、第１の側面カバー部２１０、第２の側面カバー部２３０、上カバー部２４０及び下カバー部２５０は、１枚のプレートが折り曲げられて形成され得る。このように、セルカバー２００を形成するために１枚のプレートに折り曲げ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）などといったように、多種多様な方式により実現され得る。本発明のこのような実施構成によれば、セルカバー２００の製造がより一層簡単になる。あるいは、仕切りカバー部２２０、第１の側面カバー部２１０、第２の側面カバー部２３０、上カバー部２４０及び下カバー部２５０は、それぞれ別々に製造された後、接着、嵌め合い、溶接やボルト締めなどを用いて互いに結合されることも可能である。セルカバー２００は、互いに隣り合う第１のバッテリーセル１１１及び第２のバッテリーセル１１２のみならず、さらに他のパウチ型バッテリーセル１１０を一緒に包み込むように構成され得る。例えば、複数のパウチ型バッテリーセル１１０が上下方向（Ｚ軸方向）に起立されて左右方向に積層されて配置された場合、セルカバー２００は、第１の側面カバー部２１０と仕切りカバー部２２０との間に第１のバッテリーセル１１１及び第１のバッテリーセル１１１と隣り合い、第２のバッテリーセル１１２と離れて位置するバッテリーセルを一緒に包み込むように構成され得る。すなわち、第１の側面カバー部２１０と仕切りカバー部２２０との間に包み込まれるパウチ型バッテリーセル１１０の数は、２つ以上であり得る。同様に、第２の側面カバー部２３０と仕切りカバー部２２０との間に第２のバッテリーセル１１２及び第２のバッテリーセル１１２と隣り合い、第１のバッテリーセル１１１と離れて位置するバッテリーセルを一緒に包み込むように構成され得る。すなわち、第２の側面カバー部２３０と仕切りカバー部２２０との間に包み込まれるパウチ型バッテリーセル１１０の数もまた、２つ以上であり得る。但し、セルカバー２００が包み込む全体のバッテリーセルの数は、いくらでも異なってくる可能性がある。また、セルカバー２００の仕切りカバー部２２０を基準として左側と右側が覆うバッテリーセルの数が必ず同数であるとは限らない。セルカバー２００により包み込まれるパウチ型バッテリーセル１１０の数を変更する構成が容易に実現可能である。特に、セルカバー２００の幅、上カバー部２４０及び下カバー部２５０の幅を変更することにより、セルカバー２００により収容される単位バッテリーセルの数を手軽に変更することができる。したがって、この場合、１つのセルカバー２００による容量や出力に対する変更が手軽に行われることが可能になる。

【0067】

セルカバー２００は、バッテリーパック１０に含まれている複数のパウチ型バッテリーセル１１０をグループ分けしてユニット化させ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１００を構成し得る。例えば、図３には、１つのセルユニット１００が示されており、図２には、複数のセルユニット１００が示されている。セルカバー２００は、第１のバッテリーセル１１１の少なくとも３面を取り囲み、第２のバッテリーセル１１２の少なくとも３面を取り囲みながら、各セルユニット１００に対してバスバーアセンブリ４００を各セルカバー２００により包み込まれていない側面に位置させる構成が手軽に実現可能である。

【0068】

バッテリーパック１０には、複数のセルユニット１００が含まれ得、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１１０を包み込む形状に形成されるので、バッテリーパック１０には、パウチ型バッテリーセル１１０の数よりも少ない数のセルカバー２００が含まれ得る。セルユニット１００内のパウチ型バッテリーセル１１０は、バスバーアセンブリ４００などを介して直列に及び／又は並列に電気的に接続され得る。

【0069】

セルユニット１００は、セルバンクとも呼ばれ得る。本発明によれば、セルカバー２００がセルバンク同士を仕切り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ぐことができる。

【0070】

一方、ここで例として挙げるセルカバー２００は、前方側から眺めた断面の形状が概ね「Ｚ」字状と略同じであるといえる。したがって、この場合、セルカバー２００は、「Ｚフィン（Ｚ－ｆｉｎ）」とも称され得る。Ｚフィンを構成するに当たって、例えば、前方側から眺めた断面の形状が概ね「ｎ」字状であるフィンと概ね「Ｕ」字状であるフィンとを組み合わせる場合も考えられるが、本発明において提案するように、第１の側面カバー部２１０、仕切りカバー部２２０及び第２の側面カバー部２３０を含むようにしてＺフィンを構成すれば、「ｎ」字状であるフィンと「Ｕ」字状であるフィンの両方のフィンが組み合わされる部分を１つの仕切りカバー部２２０として構成して薄肉状にすることができるので、バッテリーパック１０にセルカバー２００が占める厚さの比重を仕切りカバー部２２０の厚さ×セルバンクの数に見合う分だけ減らすことができる。

【0071】

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の間には接着部材が介在し得る。例えば、２つのセルカバー２００が互いに対面し合うことになる部分である第１の側面カバー部２１０及び／又は第２の側面カバー部２３０には接着部材が介在して、これら同士を接着固定し得る。このような接着構成を用いて、複数のセルカバー２００の間の接続構成をより一層強固にすることができる。前記接着部材は、金属材質からなり得るセルカバー２００の間の絶縁を達成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。このような接着を用いて、セルカバー２００は、バッテリーセル１１０に強固に結合され、バッテリーセル１１０から発せられる熱をバッテリーセル１１０の外部に排出するのに役立つことができる。

【0072】

のみならず、隣り合うセルカバー２００の間には、サーマルバリアー（図示せず）をさらに含み得る。サーマルバリアーは、断熱材質や火炎抑制材質のパッドの形状に形成され得、好ましくは、圧縮可能な材質から作製され得る。好ましくは、サーマルバリアーは、隣り合うセルカバー２００の間にセルカバー２００と密着されるように構成され得る。これにより、サーマルバリアーは、パウチ型バッテリーセル１１０において引き起こされ得るスウェリング現象を抑えるように構成され得る。また、サーマルバリアーは、熱暴走に伴う火炎の広がりを遅らせ、熱伝播遮断をするとともに、パウチ型バッテリーセル１１０において引き起こされ得るスウェリング現象を抑えることができるので、バッテリーパック１０の構造的な安定性をさらに確保することができる。

【0073】

セルカバー２００は、内側面に絶縁コーティング層を含み得る。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１種の絶縁性素材をコーティング、塗布又は貼着したものであり得る。前記絶縁コーティング層は、最小限のコーティング量にて絶縁コーティング効果を極大化させることができる。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いることから、パウチ型バッテリーセル１１０とセルカバー２００との絶縁性が強化されることが可能になる。

【0074】

セルカバー２００は、剛性の確保のために、多種多様な材質から作製され得る。特に、セルカバー２００は、金属材質から作製され得る。このような金属材質の場合、パウチ型バッテリーセル１１０の積層状態をより一層安定的に保持し、外部の衝撃からパウチ型バッテリーセル１１０をより一層安全に保護することができる。セルカバー２００は、ＳＵＳ材質を備え得る。例えば、セルカバー２００は、全体的にＳＵＳ材質からなり得る。

【0075】

このように、セルカバー２００がスチール材質からなる場合、機械的強度ないし剛性に優れているので、パウチ型バッテリーセル１１０の積層状態をより一層安定的に支持することができる。また、この場合、外部の衝撃、たとえば、針状体などからパウチ型バッテリーセル１１０の損傷や破損をより一層有効に防ぐことができる。のみならず、この場合、パウチ型バッテリーセル１１０の取り扱いをより一層行い易くなる。また、高い溶融点によって、バッテリーセルから火炎が生じたときに全体的な構造が安定的に保持されることが可能になる。アルミニウム材質に比べて融点が高いので、バッテリーセルから噴出された火炎にも溶融されず、その形状が安定的に保持されることが可能になる。したがって、バッテリーセルの間の火炎の伝播の防止ないし遅延の効果、ベント制御の効果などが良好に確保されることが可能になる。

【0076】

また、バッテリーセル１１０をセルカバー２００により包み込むことにより、バッテリーセル１１０を手軽に強固な形状にして、パックケース３００の内部において直接的に積層されるという構成がより一層容易に実現されることが可能になる。したがって、バッテリーパック１０の組立性と機械的な安定性などが向上する。

【0077】

本発明のこのような構成によれば、プラスチックカートリッジのような積層用のフレームや別途のモジュールケースなどの構成要素なしでも、複数のパウチ型バッテリーセル１１０をパックケース３００の内部に安定的に収容することができる。特に、２つ以上のパウチ型バッテリーセル１１０をセルカバー２００により包み込んで安定的に保護することができる。

【0078】

さらに、本発明の場合、さらに、本発明の場合、パウチ型バッテリーセル１１０を用いたＣＴＰ（Ｃｅｌｌ Ｔｏ Ｐａｃｋ）タイプのバッテリーパックがより一層効率よく実現されることが可能になる。すなわち、別途のモジュールケースの内部にパウチ型バッテリーセル１１０を収容し、このようなモジュールケースをパックケース３００の内部に収容するわけではなく、パウチ型バッテリーセル１１０を直接的にパックケース３００の内部に収容する形態にバッテリーパック１０が設けられ得る。このとき、パウチ型バッテリーセル１１０の少なくとも一側が、セルカバー２００の外部に露出されて、パックケース３００と直接的に対面するように配置され得る。

【0079】

したがって、本発明のこのような態様によれば、バッテリーパック１０にモジュールケースや積層用のフレーム、セルの積層状態を保持するためのボルトなどの締結部材などがさらに設けられる必要がない。したがって、モジュールケースや積層用のフレームなど他の構成要素が占める空間やそれによる公差の確保のための空間が除去されることが可能になる。そのため、他の構成要素が除去された空間に見合う分だけバッテリーセルがさらに空間を占めることができるので、バッテリーパック１０のエネルギー密度がより一層向上する。

【0080】

また、本発明のこのような態様によれば、モジュールケースや積層用のフレーム、ボルトなどが設けられないことから、バッテリーパック１０の体積や重量が減少し、製造工程が簡素化されることが可能になる。

【0081】

また、本発明のこのような態様によれば、バッテリーセル１１０の取り扱いをより一層行い易くなる。例えば、複数のバッテリーセル１１０をパックケース３００の内部に収容する場合、治具などによりバッテリーセル１１０を把持し得る。このとき、治具は、バッテリーセル１１０を直接的に把持することなく、バッテリーセル１１０を包み込んでいるセルカバー２００を把持し得る。したがって、治具によるバッテリーセル１１０の損傷や破損が防がれることが可能になる。

【0082】

図５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を正面から眺めた図である。

【0083】

図４及び図５を参照すると、セルカバー２００は、下開放部Ｏ１及び上開放部Ｏ２を形成し得る。

【0084】

下開放部Ｏ１は、第１のバッテリーセル１１１の下部がパックケース３００の内側面に向かって露出されるように構成され得る。下開放部Ｏ１は、上カバー部２４０の反対側に位置し得る。

【0085】

上開放部Ｏ２は、第２のバッテリーセル１１２の上部がパックケース３００内側面に向かって露出されるように構成され得る。上開放部Ｏ３は、下カバー部２５０の反対側に位置し得る。

【0086】

本発明のこのような構成によれば、第１のバッテリーセル１１１において生じるガスは、下開放部Ｏ１を介して第１のバッテリーセル１１１の下方（Ｚ軸の負の方向）に、かつ、第２のバッテリーセル１１２において生じるガスは上開放部Ｏ２を介して第２のバッテリーセル１１２の上方（Ｚ軸の正の方向）に排出することができる。したがって、バッテリーセル１１０において生じるガスを所望の方向に誘導して排出することができる。

【0087】

引き続けて、図４及び図５を参照すると、上カバー部２４０は、第１のパーティクルポケット部Ｐ１を備え得る。下カバー部２５０は、第２のパーティクルポケット部Ｐ２を備え得る。

【0088】

第１のパーティクルポケット部Ｐ１は、第１のバッテリーセル１１１から離れるように構成され得る。第１のパーティクルポケット部Ｐ１は、熱的事象が生じたときに第１のバッテリーセル１１１から噴出されるパーティクルを捕集するように構成され得る。上カバー部２４０と第１のバッテリーセル１１１の上部との間には、第１のパーティクルポケット部Ｐ１により限定される一定の空間が設けられ得る。

【0089】

第２のパーティクルポケット部Ｐ２は、第２のバッテリーセル１１２から離れるように構成され得る。第２のパーティクルポケット部Ｐ２は、熱的事象が生じたときに第２のバッテリーセル１１２から噴出されるパーティクルを捕集するように構成され得る。下カバー部２５０と第２のバッテリーセル１１２の下部との間には、第２のパーティクルポケット部Ｐ２により限定される一定の空間が設けられ得る。

【0090】

本発明のこのような構成によれば、パウチ型バッテリーセル１１０に熱的事象が生じるとき、バッテリーセル１１０から噴出される高温の粉塵、パーティクルなどがパーティクルポケット部Ｐ１、Ｐ２に捕集されることが可能になる。パーティクルポケット部Ｐ１、Ｐ２に一回閉じ込まれた高温の粉塵、パーティクルなどは、当該空間から抜け出難くなる。また、パーティクルポケット部Ｐ１、Ｐ２に滞っている間に冷却が行われて、温度が遥かに低くなった状態で排出することが可能になる。したがって、パウチ型バッテリーセル１１０から噴出され得る高温の粉塵、パーティクルなどをパーティクルポケット部Ｐ１、Ｐ２にトラップ（ｔｒａｐ）してセルカバー２００の外に抜け出難くして火炎の伝播を遮断する上で有効であり得る。高温の粉塵、パーティクルなどは、火災の３要素（可燃物質、点火源、酸素）のうちの点火源として働くため、これらがセルカバー２００の外部において可燃物質と遭遇すれば、着火が起きて火炎がパックケース３００の内部に急速に広がる恐れがあるからである。

【0091】

本発明によれば、セルカバー２００により、特に、パーティクルポケット部Ｐ１、Ｐ２により点火源の外部への排出が防止もしくは抑止されることにより、セルカバー２００の外部空間、たとえば、パックケース３００の内部空間や外部空間において発火が起きることを遮断することができる。したがって、本発明の一態様によれば、熱的事象が生じたときであっても、内部短絡や構造崩壊を防ぐことができる。

【0092】

また、パーティクルポケット部Ｐ１、Ｐ２の内側には、メッシュ部材が形成され得る。メッシュ部材は、複数枚の多孔性の金属板を重ね合わせた形状に設けられて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。

【0093】

このような構成によれば、パーティクルポケット部Ｐ１、Ｐ２内において火炎、高温の粉塵、パーティクルなどの移動がさらに制限されることができて、熱的事象が生じていない他のパウチ型バッテリーセル１１０への火炎の伝播が防がれることが可能になる。

【0094】

図４及び図５に戻ると、上カバー部２４０は、両側のサイド部２４１、２４３のうちの少なくともどちらか一方が上部に向かって（Ｚ軸の正の方向）突出し、両側のサイド部２４１、２４３同士が接続された中心部２４２が下部に向かって（Ｚ軸の正の方向）凹状に形成され得る。上カバー部２４０は、Ｘ軸方向に概ね３等分して、両側のサイド部２４１、２４３はＺ軸の正の方向に突出し、真ん中に位置する中心部２４２がＺ軸の負の方向に向かって凹状に形成され得る。突出状の両側のサイド部２４１、２４３によりセルカバー２００内にパーティクルポケット部Ｐ１が限定され得る。

【0095】

下カバー部２５０は、両側のサイド部２５１、２５３のうちの少なくともどちらか一方が下部（Ｚ軸の負の方向）に向かって突出し、両側のサイド部２５１、２５３同士が接続された中心部２５２が上部に向かって（Ｚ軸の正の方向）凹状に形成され得る。下カバー部２５０は、Ｘ軸方向に概ね３等分して、両側のサイド部２５１、２５３はＺ軸の負の方向に突出し、真ん中に位置する中心部２５２がＺ軸の正の方向に向かって凹状に形成され得る。突出状の両側のサイド部２５１、２５３によりセルカバー２００内にパーティクルポケット部Ｐ２が限定され得る。

【0096】

本発明のこのような構成によれば、パウチ型バッテリーセル１１０から噴出され得る高温の粉塵、パーティクルなどをパーティクルポケット部Ｐ１、Ｐ２にトラップしてセルカバー２００の外に抜け出難くして火炎の伝播をさらに有効に遮断することができる。また、後述するサーマルレジン（図１６中のＲを参照）がパーティクルポケット部Ｐ１の間の中心部２４２による凹状の部分と、パーティクルポケット部Ｐ２の間の中心部２５２による凹状の部分に充填されることができて、セルカバー２００とサーマルレジンＲとの接触面積が増大されることが可能になる。したがって、上カバー部２４０と下カバー部２５０が完全にフラット（ｆｌａｔ）に構成された場合よりもサーマルレジンＲとの接触面積がさらに広いため、熱の伝達がより一層円滑に行われて冷却効果が向上する。

【0097】

このように、パーティクルポケット部Ｐ１、Ｐ２を含むセルカバー２００は、その形状の側面からみて複数の折り曲げ部を含むものに相当するため、プレス又はロールフォーミングにより１枚のプレートを折り曲げて製造してもよいが、押出（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）により一括して製造することが好ましい場合もある。本発明のこのような実施構成によれば、セルカバー２００の製造がより一層簡単になる。

【0098】

図６は、本発明によるバッテリーパックに含まれ得る他のセルカバーを示す図である。図７は、図６のセルカバーを含み、本発明によるバッテリーパックに含まれ得るセルユニットを正面から眺めた図である。

【0099】

図６及び図７を参照すると、上カバー部２４０は、中心部２４２から上部に向かって（Ｚ軸の正の方向）突出した両側のサイド部２４１、２４３のうちの少なくともどちらか一方まで漸進的に突出し得る。上カバー部２４０は、両側のサイド部２４１、２４３が両方とも上部に向かって突出する場合に概ね「Ｍ」字状に形成され得る。

【0100】

下カバー部２５０は、中心部２５２から下部に向かって（Ｚ軸の負の方向）突出した両側のサイド部２５１、２５３のうちの少なくともどちらか一方まで漸進的に突出し得る。下カバー部２５０は、両側のサイド部２５１、２５３が両方とも下部に向かって突出する場合に概ね「Ｗ」字状に形成され得る。

【0101】

本発明のこのような構成によれば、パウチ型バッテリーセル１１０にスウェリング現象が生じる場合、上カバー部２４０及び／又は下カバー部２５０は少なくとも部分的に平らに伸びることにより、パウチ型バッテリーセル１１０のスウェリングを吸収することができ、パウチ型バッテリーセル１１０の任意の部分に過剰な圧力が加えられないことから、バッテリーセルの損傷や破損が防がれることが可能になる。また、後述するベント領域を広げることが可能である。

【0102】

図８は、本発明によるバッテリーパックの一部分の断面を概略的に示す図である。

【0103】

図８を参照すると、パックケース３００は、下ベント部３０１を備え得る。また、パックケース３００は、上ベント部３０２を備え得る。

【0104】

下ベント部３０１は、第１のバッテリーセル１１１において生じたガスが下開放部Ｏ１を介して外部に排出できるように構成され得る。下ベント部３０１は、下開放部Ｏ１と対応する位置のうちの少なくとも一部に設けられ得る。

【0105】

上ベント部３０２は、第２のバッテリーセル１１２において生じたガスが上開放部Ｏ２を介して外部に排出できるように構成され得る。上ベント部３０２は、上開放部Ｏ２と対応する位置のうちの少なくとも一部に設けられ得る。

【0106】

下ベント部３０１及び上ベント部３０２は、バッテリーパック１０の構成に応じて、パックケース３００の下部及び／又は上部に設けられ得る。下ベント部３０１及び上ベント部３０２は、複数のセルユニット１００を含むバッテリーパック１０の構成に応じて、少なくとも１つのセルユニット１００と対応する位置に設けられ得る。

【0107】

下ベント部３０１及び上ベント部３０２は、パックケース３００を貫通する形状のものであって、単なる孔の形状であり得る。また、完全に開かれている形状のみならず、完全に開かれておらず、正常の状態では閉じられていて、押付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もあり得る。下ベント部３０１及び上ベント部３０２は、例えば、単方向の弁であり得る。

【0108】

本発明のこのような構成によれば、パウチ型バッテリーセル１１０において生じるガスをバッテリーパック１０の上部及び／又は下部に排出することができる。上ベント部３０２及び下ベント部３０１をガスの排出が行われることを希望する位置に備えてガスを所望の方向に排出することができる。また、セルカバー２００が下開放部Ｏ１及び上開放部Ｏ２を両方とも備えることにより、パックケース３００に下開放部Ｏ１に対応する下ベント部３０１と上開放部Ｏ２に対応する上ベント部３０２を両方とも構成することができる。パックケース３００の下部にのみ、もしくは、上部にのみベント部を構成することに比べてさらに広い領域のベント部をさらに多く形成することができるという効果があるのみならず、バッテリーパック１０の上部及び下部に同時にベントすることができて、速やかな内部の圧力の解消を成し遂げることができる。

【0109】

このように、本発明によれば、火炎又はガスが予め設定された方向に誘導されて排出されることが可能になる。この場合、いずれか１つのバッテリーセル１１０において熱暴走が起きるとしても、そのバッテリーセル１１０において生じた火炎又はガスは、セルカバー２００を介して予め設定された方向にのみ排出されることが可能になる。いずれか１つのバッテリーセル１１０において熱暴走が起きるとしても、他のバッテリーセル１１０に対してはその熱暴走の影響が極力抑止できる。本発明においては、ベントガスを上方及び下方に排出することができ、当該方向には他のバッテリーセル１１０が位置しいので、熱暴走が他のバッテリーセル１１０に伝播されないようにするという抜群の効果がある。

【0110】

図９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の下端を示す図である。

【0111】

図９を参照すると、セルカバー２００は、挿入ピン２６０を備え得る。

【0112】

挿入ピン２６０は、パックケース３００に差し込まれるように構成され得る。挿入ピン２６０は、第１の側面カバー部２１０及び第２の側面カバー部２３０のうちの少なくともどちらか一方からパックケース３００の内側面に向かって突出し得る。図４と結び付けて参照すると、挿入ピン２６０は、第１の側面カバー部２１０の長手方向（Ｙ軸の延長方向）の両サイド部のうちの少なくともどちらか一方からＺ軸の負の方向に向かって突設され得る。同様に、挿入ピン２６０は、第２の側面カバー部２３０の長手方向（Ｙ軸の延長方向）の両サイド部のうちの少なくともどちらか一方からＺ軸の正の方向に向かって突設され得る。挿入ピン２６０は、上ベント部３０２及び下ベント部３０１のうちの少なくともどちらか一方に隣接するように位置し得る。

【0113】

図１０及び図１１は、本発明によるバッテリーパックの一部分の断面を概略的に示す図である。

【0114】

図１０及び図１１を参照すると、パックケース３００は、挿入ピン収容部３０３を備え得る。

【0115】

挿入ピン収容部３０３は、パックケース３００の内側面に挿入ピン２６０を収容できるように構成され得る。挿入ピン収容部３０３は、挿入ピン２６０の形状に対応する形状であり得る。例えば、図１０を参照すると、挿入ピン収容部３０３は、挿入ピン２６０が差し込まれるようにパックケース３００の内側面に形成された溝状のものであり得る。図１１を参照すると、挿入ピン収容部３０３は、挿入ピン２６０が載置できるように上ベント部３０２及び下ベント部３０１に形成された多段状のものであり得る。挿入ピン収容部３０３は、上ベント部３０２及び下ベント部３０１のうちの少なくともどちらか一方に隣接するように位置し得る。

【0116】

本発明のこのような構成によれば、パックケース３００とセルカバー２００との組み立てやすさないし固定性を確保することができる。特に、２つ以上のパウチ型バッテリーセル１１０を包み込みながら、包み込まれたパウチ型バッテリーセル１１０の立てられた状態、すなわち、起立状態を有効に保持するように構成され得る。

【0117】

また、挿入ピン２６０及び挿入ピン収容部３０３の構造によってパウチ型バッテリーセル１１０において生じるガスを上ベント部３０２及び下ベント部３０１に導くことができる。このような場合、図９を参照すると、セルユニット１００の前方及び後方のうちの少なくともどちらか一方を覆うサイドカバー２７０を備えてパウチ型バッテリーセル１１０において生じるガスを前方や後方においては遮断し、さらに有効に上ベント部３０２及び下ベント部３０１に導くことができる。

【0118】

図９～図１１に戻ると、挿入ピン２６０は、挿入部２６１及び変形部２６２を備え得る。

【0119】

挿入部２６１は、パックケース３００に差し込まれ得る。挿入部２６１は、概ねプレート状を呈するものであって、第１の側面カバー部２１０及び第２の側面カバー部２３０のうちの少なくともどちらか一方から突設され得る。

【0120】

変形部２６２は、挿入部２６１が第１の側面カバー部２１０及び第２の側面カバー部２３０のうちの少なくともどちらか一方と接続される位置に設けられ得る。変形部２６２は、変形が起こりやすいように、挿入部２６１と比較して薄肉状に、あるいは、剛性が低くなるように構成され得る。例えば、図９を参照すると、変形部２６２は、挿入部２６１と第１の側面カバー部２１０とが接続されるＸ軸方向に沿って一定の深さの溝が延びた形状のものであり得る。変形部２６２は、挿入ピン２６０がパックケース３００に差し込まれた状態でパックケース３００の内側面と同じ高さに設けられ得る。

【0121】

本発明のこのような構成による効果を図１２～図１５を踏まえて説明する。図１２～図１５は、本発明によるバッテリーパックに熱的事象が生じたときのセルカバーの変形の実施形態とそれに伴うベント領域の拡張を説明するための図である。

【0122】

まず、図１２は、バッテリーパック１０に熱的事象が生じる前の図である。また、挿入ピン２６０は、溝状の挿入ピン収容部３０３に差し込まれている状態である。図１３は、図１２に示されたバッテリーパック１０に熱的事象が生じてスウェリングが生じた後の図である。

【0123】

同様に、図１４は、バッテリーパック１０に熱的事象が生じる前の図である。また、挿入ピン２６０は、多段状の挿入ピン収容部３０３に載置されている状態である。図１５は、図１４に示されたバッテリーパック１０に熱的事象が生じてスウェリングが生じた後の図である。

【0124】

図１２～図１５を参照すると、スウェリング現象が生じる前（図１２及び図１４の状態）には、挿入ピン２６０の挿入部２６１を介してパックケース３００とセルカバー２００との固定性を確保することができ、セルバンク単独で当該位置の上ベント部３０２と下ベント部３０１を用いて熱蓄積なしにバッテリーパック１０を用いることができる。スウェリング現象が生じているとき（図１３及び図１５の状態）には、挿入ピン２６０の変形部２６２を活用して隣り合う上ベント部３０２や下ベント部３０１にベント領域が広がることができる。特に、上述したように、スウェリング現象に伴い、上カバー部２４０及び／又は下カバー部２５０が少なくとも部分的に平らに伸びるとともに、変形部２６２の破断又は折り畳みによってベント領域が広がり易い。すなわち、任意のセルユニット１００においてスウェリングが生じると、当該セルユニット１００は、他のセルユニットの上ベント部３０２と下ベント部３０１までもベント領域として使用できるように広がるように構成したのである。すなわち、セルバンク単独の上ベント部３０２と下ベント部３０１を使用するのみならず、他のセルユニットの上ベント部３０２と下ベント部３０１まで並列に使用できるようになるのである。したがって、熱伝播によって順次に熱的事象の状況が生じるときに、ベント領域が広がることにより、ガスをより一層速やかに排出して熱蓄積を解消することができる。

【0125】

図１６は、本発明によるバッテリーパックの一部分の断面を概略的に示す図である。

【0126】

図１６を参照すると、バッテリーパック１０は、サーマルレジンＲを含み得る。

【0127】

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１１０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し得る。すなわち、サーマルレジンＲは、セルユニット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し得る。

【0128】

本発明のこのような構成によれば、セルユニット１００をパックケース３００に収容するとき、セルユニット１００の上部の向きと下部の向きにパウチ型バッテリーセル１１０の熱を放熱するデュアル冷却（ｄｕａｌ ｃｏｏｌｉｎｇ）を行うことが可能であり、サーマルレジンＲは、セルカバー２００とパックケース３００との間において熱の伝達を促す働きをすることができる。

【0129】

図１７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の下端を示す図である。

【0130】

図１７を参照すると、サーマルレジンＲは、上ベント部３０２及び下ベント部３０１に対応する空間には設けられなくてもよい。サーマルレジンＲは、下開放部Ｏ１の長手方向（Ｙ軸の延長方向）の片側の端部又は両側の端部の一部が開かれるように介在し得る。前記開かれた空間は、上ベント部３０２及び下ベント部３０１と連通してパウチ型バッテリーセル１１０において生じるガスがパックケース３００の外部に排出されることが可能になる。

【0131】

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）をさらに含み得る。ＢＭＳは、パックケース３００の内部空間に装着され、パウチ型バッテリーセル１１０の充放電動作やデータの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はなく、バッテリーパック単位で配設され得る。より具体的には、ＢＭＳは、パック電圧及びパック電流を用いてパウチ型バッテリーセル１１０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１１０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の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、健康状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）、最大の入出力電力の許容量、出力電圧などバッテリーパック１０の状態情報を推定しかつ管理する。そして、このような状態情報を用いてバッテリーパック１０の充電又は放電を制御し、さらにバッテリーパック１０の取り替え時期をも推定可能である。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１１０の電気的な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、ヒューズなどを含み得る。ＢＤＵも同様に、バッテリーモジュール単位ではなく、バッテリーパック単位で配設される構成要素であって、本発明の出願時点における公知の様々な遮断ユニットが採用可能である。

【0132】

この他にも、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おける公知の様々なバッテリーパックの構成要素をさらに含み得る。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、オペレーターが手作業でサービスプラグを取り外して電源を遮断可能なマニュアルサービスディスコネクター（ＭＳＤ：Ｍａｎｕａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）をさらに含み得る。また、前述したようなｎ×ｎ配置を有する複数のバッテリーセル同士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ある。

【0133】

但し、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可能である。すなわち、パックケース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１００を収容し、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として構成し得る。このようなバッテリーモジュールは、パックケースの内部空間に１つ以上収容されるバッテリーモジュールであって、前述したような複数のパウチ型バッテリーセル１１０とセルカバー２００を含み、内部空間にパウチ型バッテリーセル１１０を収容するモジュールケース（前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の構造をそのまま利用可能である）を含み得る。

【0134】

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可能である。このようなデバイスは、電動バイク、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、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。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として好適に活用可能である。なお、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）のエネルギー源として使用可能である。

【0135】

図１８は、本発明による自動車１を示す図である
図１８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を含み得る。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の他に、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み得る。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の他に、車体やモーター、エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）などの制御装置などをさらに含み得る。

【0136】

バッテリーパック１０は、自動車Ｖ内の所定の位置に配設され得る。バッテリーパック１０は、電気自動車のモーターに駆動力を提供して自動車Ｖを駆動する電気エネルギー源として使用可能である。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。

【0137】

バッテリーパック１０は、モーター及び／又は内燃機関の駆動に応じて、インバーターにより充電されたり放電されたりし得る。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り充電され得る。バッテリーパック１０は、インバーターを介して自動車Ｖのモーターに電気的に接続され得る。

【0138】

このように、自動車１に設けられたバッテリーパック１０は、自動車１の色々な動作に必要な電気エネルギーを提供し得る。また、バッテリーパック１０は、叙上の多種多様な効果を有するものであるため、これを含む自動車１もまたそのような効果をそっくりそのまま有することができる。

【0139】

具体的な一例を挙げると、バッテリーパック１０は、セルカバー２００を含むことにより、モジュールケースを省略することが可能であるため、高いエネルギー密度を有することができる。エネルギー密度とは、単位重量当たりに貯蔵されたエネルギーの量のことを意味する。バッテリーパックのエネルギー密度が増加すれば、同じ重量であるときにバッテリーパックに貯蔵されたエネルギーがさらに多い。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回の充電当たりの走行距離をさらに増やすこともでき、加速力をさらに高めることもでき、さらに多くの荷物を載せることもでき、室内空間をさらに広げることもできるなど多種多様に活用可能である。また、バッテリーパックのエネルギー密度が増加すれば、同じエネルギーであるときにより一層軽くなる。バッテリーパック１０が軽くなってこれを含む自動車１が軽くなると、加速力が良くなり、エネルギー効率が向上し、耐久性もよくなるなど、これもまた、色々な長所を有する。

【0140】

具体的に他の例を挙げると、バッテリーパック１０は、高い安全性を発揮することができる。自動車は、人間の命に直ちにつながる物品であるため、絶対に譲れないのがまさに安全である。パウチ型バッテリーセル１１０は、リチウムの物理的な特性からみて、火災のリスクが常に存在する。しかしながら、本発明によるバッテリーパック１０は、セルカバー２００を含むことにより、たとえパウチ型バッテリーセル１１０において熱的事象が生じたとしても、これが他の部分に伝搬することを遮断することができる。そのため、バッテリーパック１０を含む自動車１は、火災安全性が確保される。

【0141】

以上述べたように、本発明は、添付された図面を参照して望ましい実施形態を中心として記述されたが、当業者にとって、このような記載から本発明の範ちゅうを逸脱することなく多くの様々なかつ自明な変形を加えることが可能であるということは明らかである。よって、本発明の範ちゅうは、このような多くの変形の実施形態を含むように記述された特許請求の範囲によって解釈されなければならない。

【符号の説明】

【0142】

１：自動車
１０：バッテリーパック
１００：セルユニット
１１０：バッテリーセル
１１１：第１のバッテリーセル
１１２：第２のバッテリーセル
２００：セルカバー
２２０：仕切りカバー部
２１０：第１の側面カバー部
２３０：第２の側面カバー部
２４０：上カバー部
２５０：下カバー部
Ｏ１：下開放部
Ｏ２：上開放部
Ｐ１：第１のパーティクルポケット部
Ｐ２：第２のパーティクルポケット部
２４１、２４３、２５１、２５３：サイド部
２４２、２５２：中心部
２６０：挿入ピン
２６１：挿入部
２６２：変形部
２７０：サイドカバー
３００：パックケース
３１０：ケース本体
３２０：エンドカバー
３３０：トップカバー
３０１：下ベント部
３０２：上ベント部
３０３：挿入ピン収容部
４００：バスバーアセンブリ
Ｒ：サーマルレジン

【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】

【図17】

【図18】

【国際調査報告】