特表 2024-542624 ロジカルセル、二次電池モジュール、およびそれを含む二次電池パック

(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】2024-11-15

(54)【発明の名称】ロジカルセル、二次電池モジュール、およびそれを含む二次電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/211 20210101AFI20241108BHJP

   H01M 50/507 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/271 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/242 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/178 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/548 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/593 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/50 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/516 20210101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

H01M50/211

H01M50/507

H01M50/271 S

H01M50/242

H01M50/178

H01M50/548 301

H01M50/588

H01M50/593

H01M50/284

H01M50/50 101

H01M50/516

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024531686

(86)(22)【出願日】2022-12-20

(85)【翻訳文提出日】2024-05-28

(86)【国際出願番号】 KR2022020877

(87)【国際公開番号】W WO2023121246

(87)【国際公開日】2023-06-29

(31)【優先権主張番号】10-2021-0187826

(32)【優先日】2021-12-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2021-0187827

(32)【優先日】2021-12-24

(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】ソン・ジュン・イ

(72)【発明者】

【氏名】テ・キョン・イ

(72)【発明者】

【氏名】ナム・フン・フア

(72)【発明者】

【氏名】ジュ・ファン・シン

(72)【発明者】

【氏名】ヒョン・スク・イ

【テーマコード（参考）】

5H011

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA01

5H011AA03

5H011AA05

5H011AA09

5H011CC10

5H011EE04

5H040AA01

5H040AA03

5H040AA14

5H040AS01

5H040AS07

5H040AT04

5H040AT06

5H040AY05

5H040DD03

5H040NN03

5H043AA05

5H043AA13

5H043AA19

5H043BA15

5H043BA16

5H043BA19

5H043BA20

5H043CA08

5H043CA22

5H043DA09

5H043FA04

5H043HA16F

5H043HA17F

5H043JA02

(57)【要約】

本発明は、ロジカルセル、二次電池モジュール、およびそれを含む二次電池パックに関し、複数のパウチセルが配列されたパウチセルアセンブリをケースの内部で長さ方向に沿って収納してロジカルセルを形成し、ケースの一側または他側に補強プレートを備えて剛性を補強することで、パウチセルのハンドリング容易性および二次電池パック内部の空間活用率を極大化するとともに、衝撃に脆弱なサイド（ｓｉｄｅ）の破損を防止して二次電池の安全性を向上させることができるロジカルセル、二次電池モジュール、およびそれを含む二次電池パックに関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パウチセルアセンブリが内部に収納されるケースと、
前記ケースの一側または他側端部において前記パウチセルアセンブリと結合されるサイドバスバーフレームアセンブリと、
前記サイドバスバーフレームアセンブリの一側に結合され、前記ケースの開放された一側または他側端部をカバーするエンドプレートと、
を含み、
前記エンドプレートは、
前記サイドバスバーフレームアセンブリに当接するように結合される第１カバー面と、
前記第１カバー面の下部において前記サイドバスバーフレームアセンブリから離隔するように備えられる第２カバー面と、
を含む、ロジカルセル。

【請求項2】

前記サイドバスバーフレームアセンブリと前記エンドプレートとの間に備えられ、前記パウチセルアセンブリと電気的に連結されて外部に出力を伝達するサイドバスバーと、
前記エンドプレートの一側に備えられる補強プレートと、を含む、請求項１に記載のロジカルセル。

【請求項3】

前記エンドプレートは、
前記第１カバー面と前記第２カバー面を連結し、前記第１カバー面と前記第２カバー面との間で段差を形成する段差面をさらに含み、
前記第２カバー面は、
前記段差面により前記サイドバスバーフレームアセンブリから離隔するように備えられる、請求項１に記載のロジカルセル。

【請求項4】

前記第１カバー面には、
前記第１カバー面の前後面を貫通する形状のバスバー貫通孔が形成され、
前記サイドバスバーは、
上部領域が折り曲げられ、前記バスバー貫通孔を通過するように備えられる、請求項２に記載のロジカルセル。

【請求項5】

前記パウチセルアセンブリは、
複数のパウチセルと、
前記パウチセルから突出したリードと、を含み、
前記サイドバスバーフレームアセンブリは、
前記パウチセルアセンブリのリードが挿入される複数のサイドリード貫通孔が形成され、
前記複数のサイドリード貫通孔間の領域には、前記サイドバスバーが載置されるサイドバスバー載置部が形成される、請求項２に記載のロジカルセル。

【請求項6】

複数備えられる前記パウチセルアセンブリの間で互いに対向するように備えられる１対のセンターバスバーフレームアセンブリと、
前記センターバスバーフレームアセンブリに備えられ、複数の前記パウチセルアセンブリを電気的に連結するセンターバスバーと、をさらに含む、請求項１に記載のロジカルセル。

【請求項7】

前記パウチセルアセンブリは、
複数のパウチセルと、
前記パウチセルから突出したリードと、を含み、
前記センターバスバーフレームアセンブリは、
前記パウチセルアセンブリのリードが挿入される複数のセンターリード貫通孔が形成され、
前記複数のセンターリード貫通孔間の領域には、前記センターバスバーが載置されるセンターバスバー載置部が形成される、請求項６に記載のロジカルセル。

【請求項8】

前記ケースは、
前記パウチセルアセンブリが収納されるように凹状に形成される第１ケースと、
前記第１ケースの一側において前記第１ケースと結合される平面状の第２ケースと、を含む、請求項１に記載のロジカルセル。

【請求項9】

前記ケースは、
開放された一側または他側端部において前記エンドプレートの側面形状と対応するように形成される、請求項１に記載のロジカルセル。

【請求項10】

前記エンドプレートと前記補強プレートとの間に備えられる絶縁プレートをさらに含む、請求項２に記載のロジカルセル。

【請求項11】

厚さ方向に重なるように配列される複数のロジカルセルと、
前記複数のロジカルセルの一側または他側において前記複数のロジカルセルに一体に溶接される回路基板と、
前記複数のロジカルセルの一側または他側において前記回路基板をカバーするカバー部材と、
を含み、
前記ロジカルセルは、
複数のパウチセルが厚さ方向に配列されて形成されるパウチセルアセンブリと、
複数の前記パウチセルアセンブリが長さ方向に沿って内部に収納され、一側および他側端部が開放された形状に形成されるケースと、
前記ケースの一側または他側端部において前記パウチセルアセンブリと結合されるサイドバスバーフレームアセンブリと、
前記サイドバスバーフレームアセンブリの一側に結合され、前記ケースの開放された一側または他側端部をカバーするエンドプレートと、
前記サイドバスバーフレームアセンブリと前記エンドプレートとの間に備えられ、前記パウチセルアセンブリと電気的に連結されて外部に出力を伝達するサイドバスバーと、
前記エンドプレートの一側に備えられる補強プレートと、
を含む、二次電池モジュール。

【請求項12】

内部に収納空間が備えられるパックケースと、
前記パックケースの収納空間に備えられ、厚さ方向に沿って配列される複数の二次電池モジュールと、
を含み、
前記二次電池モジュールは、
厚さ方向に重なるように配列される複数のロジカルセルと、
前記複数のロジカルセルの一側または他側において前記複数のロジカルセルに一体に溶接される回路基板と、
前記複数のロジカルセルの一側または他側において前記回路基板をカバーするカバー部材と、
を含み、
前記ロジカルセルは、
複数のパウチセルが厚さ方向に配列されて形成されるパウチセルアセンブリと、
複数の前記パウチセルアセンブリが長さ方向に沿って内部に収納され、一側および他側端部が開放された形状に形成されるケースと、
前記ケースの一側または他側端部において前記パウチセルアセンブリと結合されるサイドバスバーフレームアセンブリと、
前記サイドバスバーフレームアセンブリの一側に結合され、前記ケースの開放された一側または他側端部をカバーするエンドプレートと、
前記サイドバスバーフレームアセンブリと前記エンドプレートとの間に備えられ、前記パウチセルアセンブリと電気的に連結されて外部に出力を伝達するサイドバスバーと、
前記エンドプレートの一側に備えられる補強プレートと、
を含む、二次電池パック。

【請求項13】

複数のパウチセルが厚さ方向に配列されて形成される複数のパウチセルアセンブリと、
複数の前記パウチセルアセンブリが長さ方向に沿って内部に収納され、一側および他側端部が開放された形状に形成されるケースと、
複数の前記パウチセルアセンブリの間に備えられるセンターバスバーフレームアセンブリと、
前記センターバスバーフレームアセンブリに備えられ、前記複数のパウチセルアセンブリを電気的に連結するセンターバスバーと、
を含む、ロジカルセル。

【請求項14】

前記センターバスバーフレームアセンブリは、
前記パウチセルアセンブリの間で前記パウチセルアセンブリを支持するように形成される１対の支持部と、
前記１対の支持部の間で前記１対の支持部と垂直した方向に凹状に形成される１対のセンターバスバー載置部と、を含み、
前記センターバスバーは、
前記センターバスバー載置部に挿入されて備えられる、請求項１３に記載のロジカルセル。

【請求項15】

前記パウチセルアセンブリは、
前記パウチセルから突出したリードを含み、
前記リードは、
前記センターバスバーと溶接により結合され、前記複数のパウチセルアセンブリを電気的に連結する、請求項１４に記載のロジカルセル。

【請求項16】

前記ケースの一側において前記パウチセルアセンブリと結合されるフロントバスバーフレームアセンブリと、
前記フロントバスバーフレームアセンブリの一側に結合され、前記ケースの開放された一側端部をカバーするフロントカバープレートと、
前記フロントバスバーフレームアセンブリと前記フロントカバープレートとの間に備えられ、前記パウチセルアセンブリと電気的に連結されて外部に出力を伝達するフロントバスバーと、をさらに含む、請求項１３に記載のロジカルセル。

【請求項17】

前記パウチセルアセンブリは、
前記パウチセルから突出したリードを含み、
前記リードは、
前記フロントバスバーと溶接により電気的に連結されて外部に出力を伝達する、請求項１６に記載のロジカルセル。

【請求項18】

前記フロントカバープレートは、
前記フロントバスバーフレームアセンブリの一側下部に結合され、
前記フロントバスバーの上部が露出するように前記フロントバスバーフレームアセンブリに結合される、請求項１６に記載のロジカルセル。

【請求項19】

前記ケースの他側において前記パウチセルアセンブリと結合されるリヤバスバーフレームアセンブリと、
前記リヤバスバーフレームアセンブリの一側に結合され、前記ケースの開放された他側端部をカバーするリヤカバープレートと、
前記リヤバスバーフレームアセンブリと前記リヤカバープレートとの間に備えられ、パウチセルアセンブリのパウチセルを電気的に連結するリヤバスバーと、を含む、請求項１３に記載のロジカルセル。

【請求項20】

前記リヤカバープレートは、
前記リヤバスバーの全面を覆うように、前記リヤバスバーフレームアセンブリの一側に結合される、請求項１９に記載のロジカルセル。

【請求項21】

前記ケースは、
前記パウチセルアセンブリが収納されるように凹状に形成される第１ケースと、
前記第１ケースの一側において前記第１ケースと結合される平面状の第２ケースと、を含む、請求項１３に記載のロジカルセル。

【請求項22】

前記ケースの開放された一側端部の側面形状は、
前記フロントカバープレートと前記フロントバスバーフレームアセンブリが結合した側面の形状に対応するように形成される、請求項１６に記載のロジカルセル。

【請求項23】

厚さ方向に重なるように配列される複数のロジカルセルと、
前記複数のロジカルセルの一側において前記複数のロジカルセルに一体に溶接される回路基板と、
前記複数のロジカルセルの一側において前記複数のロジカルセルに一体に結合され、前記回路基板をカバーするカバー部材と、
を含み、
前記ロジカルセルは、
複数のパウチセルが厚さ方向に配列されて形成される複数のパウチセルアセンブリと、
複数の前記パウチセルアセンブリが長さ方向に沿って内部に収納され、一側および他側端部が開放された形状に形成されるケースと、
複数の前記パウチセルアセンブリの間に備えられるセンターバスバーフレームアセンブリと、
前記センターバスバーフレームアセンブリに備えられ、前記複数のパウチセルアセンブリを電気的に連結するセンターバスバーと、
を含む、二次電池モジュール。

【請求項24】

前記ロジカルセルは、
前記ケースの一側において前記パウチセルアセンブリと結合されるフロントバスバーフレームアセンブリと、
前記フロントバスバーフレームアセンブリの一側に結合され、前記ケースの開放された一側端部をカバーするフロントカバープレートと、
前記フロントバスバーフレームアセンブリと前記フロントカバープレートとの間に備えられ、前記パウチセルアセンブリと電気的に連結されて外部に出力を伝達するフロントバスバーと、をさらに含み、
前記回路基板は、
前記複数のロジカルセルのフロントバスバーと一体に溶接される、請求項２３に記載の二次電池モジュール。

【請求項25】

内部に収納空間が備えられるパックケースと、
前記パックケースの収納空間に備えられ、厚さ方向に沿って配列される複数の二次電池モジュールと、
を含み、
前記二次電池モジュールは、
厚さ方向に重なるように配列される複数のロジカルセルと、
前記複数のロジカルセルの一側において前記複数のロジカルセルに一体に溶接される回路基板と、
前記複数のロジカルセルの一側において前記複数のロジカルセルに一体に結合され、前記回路基板をカバーするカバー部材と、
を含み、
前記ロジカルセルは、
複数のパウチセルが厚さ方向に配列されて形成される複数のパウチセルアセンブリと、
複数の前記パウチセルアセンブリが長さ方向に沿って内部に収納され、一側および他側端部が開放された形状に形成されるケースと、
複数の前記パウチセルアセンブリの間に備えられるセンターバスバーフレームアセンブリと、
前記センターバスバーフレームアセンブリに備えられ、前記複数のパウチセルアセンブリを電気的に連結するセンターバスバーと、
を含む、二次電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２１年１２月２４日付けの韓国特許出願第１０－２０２１－０１８７８２６号および２０２１年１２月２４日付けの韓国特許出願第１０－２０２１－０１８７８２７号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。

【0002】

本発明は、ロジカルセル、二次電池モジュール、およびそれを含む二次電池パックに関する。

【背景技術】

【0003】

二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充放電が可能な電池を意味し、二次電池の種類としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、およびリチウムイオンポリマー電池などが挙げられる。このような二次電池は、デジタルカメラ、ノートパソコン、携帯電話、ＰＤＡ、およびＥ－バイク（Ｅ－ｂｉｋｅ）などの小型製品だけでなく、電気自動車やハイブリッド自動車のような高出力が求められる大型製品と、余剰の発電電力や再生可能エネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置と、バックアップ用電力貯蔵装置にも適用されて用いられている。

【0004】

このような二次電池は、電極組立体を収容する電池ケースの材質に応じて、パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）および缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）などに分類される。パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）は、形状が一定でない柔軟なポリマー材質で製造されたパウチに電極組立体を収容する。そして、缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）は、形状が一定な金属またはプラスチックなどの材質で製造されたケースに電極組立体を収容する。

【0005】

また、二次電池は、二次電池を集める単位に応じてセル、モジュール、パックで構成されることができる。セルは、電気エネルギーを充放電して使用可能な二次電池の基本単位であり、上述したパウチ型または缶型の二次電池などであってもよい。二次電池モジュールは、セルを外部衝撃、熱、振動などから保護するために一定数を束ねるかもしくはフレームに入れた組立体を意味し、パックは、電池システムの最終形態として、二次電池モジュールにＢＭＳ、冷却システムなどの各種制御および保護システムを取り付けて完成したものである。

【0006】

図１は、従来の二次電池モジュールを示した斜視図である。図２は、従来の二次電池パックを示した斜視図である。図１および図２を参照すると、従来の二次電池モジュールおよびパックは、セルの厚さ方向にセルを配列してモジュールを構成し、二次電池モジュールを格子状にパックケースの内部に配置した。しかし、この方式の場合、二次電池モジュールを格子状に配置または連結するための空間および部品（Ａ）が多く必要となり、特にモジュールのエンドプレート、アイソレーションカバー（Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｃｏｖｅｒ）、およびモジュールとモジュールを連結するためのインターバスバー（Ｉｎｔｅｒ ｂｕｓｂａｒ）などがさらに必要となり、パック単位でのセル間の距離が増加することになる。これは、パック単位での単位体積当たりのエネルギー密度を低下させるだけでなく、その結果、パックの体積を増加させ、最終製品段階で電池が占める空間が増加するという問題がある。

【0007】

そこで、二次電池パック内部の空間活用率を極大化し、エネルギー密度を高めることができるとともに、剛性を補強して二次電池の安全性を担保することができる、より簡素化された単位のセル、それを含む二次電池モジュール、および二次電池パックの開発が求められる状況である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記のような問題を解決するために導き出されたものであり、本発明の課題は、複数のパウチセルが配列されたパウチセルアセンブリをケースの内部で長さ方向に沿って収納してロジカルセルを形成し、ケースの一側または他側に補強プレートを備えて剛性を補強することで、パウチセルのハンドリング容易性および二次電池パック内部の空間活用率を極大化するとともに、衝撃に脆弱なサイド（ｓｉｄｅ）の破損を防止して二次電池の安全性を向上させることができるロジカルセル、二次電池モジュール、およびそれを含む二次電池パックを提供することにある。

【0009】

また、本発明の課題は、複数のパウチセルが配列されたパウチセルアセンブリをケースの内部で長さ方向に沿って収納し、パウチセルアセンブリの間にセンターバスバーフレームアセンブリおよびセンターバスバーを用いて電気的に連結してロジカルセルを形成することで、パウチセルのハンドリング容易性およびパック内の空間活用率を極大化することができるロジカルセル、二次電池モジュール、およびそれを含む二次電池パックを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の実施形態に係るロジカルセルは、複数のパウチセルが厚さ方向に配列されて形成されるパウチセルアセンブリと、複数の前記パウチセルアセンブリが長さ方向に沿って内部に収納され、一側および他側端部が開放された形状に形成されるケースと、前記ケースの一側または他側端部において前記パウチセルアセンブリと結合されるサイドバスバーフレームアセンブリと、前記サイドバスバーフレームアセンブリの一側に結合され、前記ケースの開放された一側または他側端部をカバーするエンドプレートと、前記サイドバスバーフレームアセンブリと前記エンドプレートとの間に備えられ、前記パウチセルアセンブリと電気的に連結されて外部に出力を伝達するサイドバスバーと、前記エンドプレートの一側に備えられる補強プレートと、を含む。

【0011】

本発明の実施形態に係るロジカルセルは、複数のパウチセルが厚さ方向に配列されて形成されるパウチセルアセンブリと、複数の前記パウチセルアセンブリが長さ方向に沿って内部に収納され、一側および他側端部が開放された形状に形成されるケースと、複数の前記パウチセルアセンブリの間に備えられるセンターバスバーフレームアセンブリと、前記センターバスバーフレームアセンブリに備えられ、前記複数のパウチセルアセンブリを電気的に連結するセンターバスバーと、を含む。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係るロジカルセルは、複数のパウチセルが配列されたパウチセルアセンブリをケースの内部で長さ方向に沿って収納してロジカルセルを形成し、ケースの一側または他側に補強プレートを備えて剛性を補強することで、パウチセルのハンドリング容易性および二次電池パック内部の空間活用率を極大化するとともに、衝撃に脆弱なサイド（ｓｉｄｅ）の破損を防止して二次電池の安全性を向上させることができる。

【0013】

本発明に係るロジカルセルは、複数のパウチセルが厚さ方向に配列されて形成されるパウチセルアセンブリと、複数の前記パウチセルアセンブリが長さ方向に沿って内部に収納され、一側および他側端部が開放された形状に形成されるケースと、複数の前記パウチセルアセンブリの間に備えられるセンターバスバーフレームアセンブリと、前記センターバスバーフレームアセンブリに備えられ、前記複数のパウチセルアセンブリを電気的に連結するセンターバスバーと、を含むことで、モジュールまたはパック内でのパウチセルのハンドリング容易性、およびパック内の空間活用率およびエネルギー密度を極大化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】従来の二次電池モジュールを示した斜視図である。

【図2】従来の二次電池パックを示した斜視図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係るロジカルセルを示した斜視図である。

【図4a】本発明の第１実施形態に係るロジカルセルを分解して示した分解斜視図である。

【図4b】本発明の第１実施形態に係るロジカルセルを分解して示した分解斜視図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係るロジカルセルのケースを除去した様子を示した斜視図である。

【図6a】本発明の第１実施形態に係るロジカルセルのサイドバスバーフレームアセンブリと補強プレートが備えられたエンドプレートとの間にサイドバスバーが備えられた様子を示した斜視図である。

【図6b】本発明の第１実施形態に係るロジカルセルのサイドバスバーフレームアセンブリ、補強プレート、エンドプレート、およびサイドバスバーを分解して示した分解斜視図である。

【図7a】本発明の第１実施形態に係るロジカルセルの１対のセンターバスバーフレームアセンブリを示した斜視図である。

【図7b】本発明の第１実施形態に係るロジカルセルの１対のセンターバスバーフレームアセンブリおよびセンターバスバーを示した分解斜視図である。

【図8】本発明の第１実施形態に係るロジカルセルのエンドプレートと補強プレートとの間に備えられる絶縁プレートを示した斜視図である。

【図9】本発明の第３実施形態に係る二次電池パックを示した斜視図である。

【図10a】本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのセンターバスバーフレームアセンブリにセンターバスバーが備えられた様子を示した斜視図である。

【図10b】本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのセンターバスバーフレームアセンブリとセンターバスバーを分解して示した分解斜視図である。

【図11】複数のパウチセルアセンブリの間にセンターバスバーフレームアセンブリおよびセンターバスバーが備えられた様子を拡大して示した拡大斜視図である。

【図12a】本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのフロントバスバーフレームアセンブリ、フロントカバープレート、およびフロントバスバーが結合された様子を示した斜視図である。

【図12b】本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのフロントバスバーフレームアセンブリ、フロントカバープレート、およびフロントバスバーが分解された様子を示した分解斜視図である。

【図13】本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのフロントバスバーフレームアセンブリとフロントバスバーがパウチセルアセンブリのリードに結合された様子を示した図である。

【図14a】本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのリヤバスバーフレームアセンブリとリヤカバープレートが結合された様子を示した斜視図である。

【図14b】本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのリヤバスバーフレームアセンブリとリヤカバープレートおよびリヤバスバーが分解された様子を示した分解斜視図である。

【図15】本発明の第５実施形態に係る二次電池モジュールを示した斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照して、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の好ましい実施形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、種々の異なる形態で実現されてもよく、以下の実施形態により制限または限定されるものではない。

【0016】

本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分または本発明の要旨を不要に濁す恐れがある関連の公知技術に関する詳細な説明は省略し、本明細書において、各図面の構成要素に参照符号を付するに際し、明細書の全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては、同一または類似の参照符号を付するようにする。

【0017】

また、本明細書および特許請求の範囲で用いられている用語や単語は、通常的もしくは辞書的な意味に限定して解釈してはならず、発明者らは、自分の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することができるという原則に則って、本発明の技術的思想に合致する意味と概念に解釈すべきである。

【0018】

第１実施形態
図３は、本発明の第１実施形態に係るロジカルセルを示した斜視図である。図４ａは、本発明の第１実施形態に係るロジカルセルを分解して示した分解斜視図である。図５は、本発明の第１実施形態に係るロジカルセルのケースを除去した様子を示した斜視図である。

【0019】

図３、図４ａ、および図５を参照すると、本発明の第１実施形態に係るロジカルセル１００は、パウチセルアセンブリ１１０、ケース１２０、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０、エンドプレート１４０、サイドバスバー１５０、および補強プレート１６０を含む。ここで、ロジカルセル１００とは、複数のパウチセル１１１またはパウチセルアセンブリ１１０が集まって電気的に連結される単位体を意味し得る。

【0020】

先ず、パウチセルアセンブリ１１０は、複数のパウチセル１１１が厚さ方向（ＤＴ）に配列されて形成され、ケース１２０は、一側および他側端部が開放された形状に形成され、複数のパウチセルアセンブリ１１０が長さ方向（ＤＬ）に沿って内部に収納される。サイドバスバーフレームアセンブリ１３０は、ケース１２０の一側または他側端部においてパウチセルアセンブリ１１０と結合され、エンドプレート１４０は、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０の一側に結合され、ケース１２０の開放された一側または他側端部をカバーする。サイドバスバー１５０は、サイドバスバー１５０フレームとエンドプレート１４０との間に備えられ、前記パウチセルアセンブリ１１０と電気的に連結されて外部に出力を伝達する。

【0021】

また、本発明に係るロジカルセル１００の補強プレート１６０は、エンドプレート１４０の一側に備えられる。ここで、エンドプレート１４０の一側とは、エンドプレート１４０がサイドバスバーフレームアセンブリ１３０と結合される側の反対側を意味し得る。補強プレート１６０は、ロジカルセル１００の一側または他側に該当するサイド領域の剛性を補強可能な材質を含むことができ、好ましくは、アルミニウムを含むことができる。

【0022】

このように、本発明は、パウチセル１１１を厚さ方向（ＤＴ）に配列してパウチセルアセンブリ１１０を形成し、パウチセルアセンブリ１１０を長さ方向（ＤＬ）に複数収納して基本単位体に該当するロジカルセル１００を形成することで、従来の二次電池モジュールまたはパックに挿入されるパウチセル１１１に比べてセルのハンドリング容易性を向上させることができる。すなわち、二次電池のモジュール以前の段階でパウチセル１１１のモジュール化を達成し、多様な構造および大きさの二次電池パックに適用することができる。

【0023】

また、二次電池パックの内部に二次電池モジュールを配列する過程で、一方向（パウチセル１１１またはロジカルセル１００の厚さ方向（ＤＴ））に配列することができるため、二次電池パック内に備えられるアイソレーションカバー（Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｃｏｖｅｒ）およびインターバスバー（Ｉｎｔｅｒ ｂｕｓｂａｒ）の個数を最小化し、ロジカルセル１００間の間隔を減らすことができ、二次電池パック内部の空間活用率を極大化することができ、窮極的には二次電池パックの体積を最適化し、単位体積当たりのエネルギー密度を極大化することができる。

【0024】

また、エンドプレート１４０の一側に補強プレート１６０をさらに備えることで、衝撃に脆弱なサイド（ｓｉｄｅ）の破損を防止し、二次電池の安全性を向上させることができる。

【0025】

一方、本発明に係るロジカルセル１００は、図８に示されたように、エンドプレート１４０と補強プレート１６０との間に備えられる絶縁プレート１９０をさらに含むことができる。これにより、補強プレート１６０がサイドバスバー１５０によりパウチセルアセンブリ１１０と電気的に連結されないように絶縁されることができる。

【0026】

図３、図４ｂ、および図５を参照すると、本発明の後述する第４実施形態に係るロジカルセル１００（ｌｏｇｉｃａｌ ｃｅｌｌ）は、パウチセルアセンブリ１１０、ケース１２０、センターバスバーフレームアセンブリ２３０、およびセンターバスバー２４０を含む。

【0027】

先ず、パウチセルアセンブリ１１０は、複数のパウチセル１１１が厚さ方向（ＤＴ）に配列されて形成され、ケース１２０は、一側および他側端部が開放された形状に形成され、複数のパウチセルアセンブリ１１０が長さ方向（ＤＬ）に沿って内部に収納される。また、センターバスバーフレームアセンブリ２３０は、複数のパウチセルアセンブリ１１０の間に備えられ、センターバスバー２４０は、センターバスバーフレームアセンブリ２３０に備えられ、複数のパウチセルアセンブリ１１０を電気的に連結する。すなわち、本発明のロジカルセル１００とは、複数のパウチセル１１１またはパウチセルアセンブリ１１０が集まって電気的に連結される単位体を意味し得る。

【0028】

このように、本発明は、パウチセル１１１を厚さ方向（ＤＴ）に配列してパウチセルアセンブリ１１０を形成し、パウチセルアセンブリ１１０を長さ方向（ＤＬ）に複数収納して基本単位体に該当するロジカルセル１００を形成することで、従来の二次電池モジュールまたはパックに挿入されるパウチセル１１１に比べてセルのハンドリング容易性を向上させることができる。すなわち、二次電池のモジュール以前の段階でパウチセル１１１のモジュール化を達成し、多様な構造および大きさの二次電池パックに適用することができる。

【0029】

また、二次電池パックの内部に二次電池モジュールを配列する過程で、一方向（パウチセル１１１またはロジカルセル１００の厚さ方向（ＤＴ））に配列することができるため、二次電池パック内に備えられるアイソレーションカバー（Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｃｏｖｅｒ）およびインターバスバー（Ｉｎｔｅｒ ｂｕｓｂａｒ）の個数を最小化し、ロジカルセル１００間の間隔を減らすことができるため、二次電池パック内部の空間活用率を極大化することができ、窮極的には二次電池パックの体積を最適化し、単位体積当たりのエネルギー密度を極大化することができる。

【0030】

以下、図３～図７を参照して、本発明のロジカルセル１００の各構成について詳しく説明する。
先ず、図３、図４ａ、および図５を参照すると、パウチセルアセンブリ１１０は、複数のパウチセル１１１が集まって形成されるものであり、本発明において、好ましくは３個のパウチセル１１１がパウチセル１１１の厚さ方向（ＤＴ）、長さ方向（ＤＬ）、幅方向（ＤＴ）のうち厚さ方向（ＤＴ）に並んで配列されることで、パウチセルアセンブリ１１０を形成することができる。パウチセル１１１は、外装材に該当する軟質のパウチと、パウチの内部に収納される電極組立体と、前記電極組立体から引き出された複数の電極タブと、前記複数の電極タブと連結され、パウチの外部に突出するリード１１２と、を含むことができる。したがって、パウチセルアセンブリ１１０は、前記パウチセル１１１から突出したリード１１２を含むことができる。

【0031】

次に、ケース１２０は、内部に複数のパウチセルアセンブリ１１０が長さ方向（ＤＬ）に沿って収納され、本発明において、好ましくは２個のパウチセルアセンブリ１１０がパウチセルアセンブリ１１０の長さ方向（ＤＬ）に沿って内部に収納されることができる。また、ケース１２０は、一側および他側端部が開放された形状に形成され、エンドプレート１４０によりカバーされることができる。このように、本発明に係るロジカルセル１００は、パウチセル１１１のパウチの他に、追加的に備えられるケース１２０の内部に収納されることで剛性をさらに確保することができ、これにより、パック単位での剛性の確保必要性が減少してパック構造および体積の簡素化を図ることができる。また、パウチセル１１１とケース１２０との間に絶縁シートが備えられることで絶縁を達成することができる。

【0032】

一方、ケース１２０は、一体型に形成されることができるが、第１ケース１２１および第２ケース１２２の結合により形成されることができる。それについて詳しく説明すると、第１ケース１２１は、パウチセルアセンブリ１１０が収納されるように凹状に形成されることができ、第２ケース１２２は、平面状に形成され、第１ケース１２１の一側において第１ケース１２１と結合されることができる。このように、第１ケース１２１および第２ケース１２２を含み、第１ケース１２１に第２ケース１２２を結合する形態でケース１２０が形成される場合、ロジカルセル１００の製造容易性が向上することができる。

【0033】

また、ケース１２０は、開放された一側または他側端部においてエンドプレート１４０の側面形状と対応するように形成されることができる。エンドプレート１４０の側面形状については、以下に詳しく後述することにする。

【0034】

図３、図４ｂ、および図５を参照すると、パウチセルアセンブリ１１０は、複数のパウチセル１１１が集まって形成されるものであり、本発明において、好ましくは２個のパウチセル１１１がパウチセル１１１の厚さ方向（ＤＴ）、長さ方向（ＤＬ）、幅方向（ＤＴ）のうち厚さ方向（ＤＴ）に並んで配列されることで、パウチセルアセンブリ１１０を形成することができる。パウチセル１１１は、外装材に該当する軟質のパウチと、パウチの内部に収納される電極組立体と、前記電極組立体から引き出された複数の電極タブと、前記複数の電極タブと連結され、パウチの外部に突出するリード１１２と、を含むことができる。したがって、パウチセルアセンブリ１１０は、前記パウチセル１１１から突出したリード１１２を含むことができる。

【0035】

次に、ケース１２０は、複数のパウチセルアセンブリ１１０が長さ方向（ＤＬ）に沿って内部に収納され、本発明において、好ましくは２個のパウチセルアセンブリ１１０がパウチセルアセンブリ１１０の長さ方向（ＤＬ）に沿って内部に収納されることができる。また、一側および他側端部が開放された形状に形成され、後述するフロントカバープレート２６０－１およびリヤカバープレート２６０－２によりカバーされることができる。このように、本発明に係るロジカルセル１００は、パウチセル１１１のパウチの他に、追加的に備えられるケース１２０の内部に収納されることで剛性をさらに確保することができ、これにより、パック単位での剛性の確保必要性が減少してパック構造および体積の簡素化を図ることができる。また、パウチセル１１１とケース１２０との間に絶縁シート（Ｉ）が備えられることで絶縁を達成することができる。

【0036】

一方、ケース１２０は、一体型に形成されることができるが、第１ケース１２１および第２ケース１２２の結合により形成されることができる。それについて詳しく説明すると、第１ケース１２１は、パウチセルアセンブリ１１０が収納されるように凹状に形成されることができ、第２ケース１２２は、平面状に形成され、第１ケース１２１の一側において第１ケース１２１と結合されることができる。このように、第１ケース１２１および第２ケース１２２を含み、第１ケース１２１に第２ケース１２２を結合する形態でケース１２０が形成される場合、ロジカルセル１００の製造容易性が向上することができる。

【0037】

次に、図４ａ、図６ａ、および図６ｂを参照して、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０について説明する。図６ａは、本発明の第１実施形態に係るロジカルセルのサイドバスバーフレームアセンブリと補強プレートが備えられたエンドプレートとの間にサイドバスバーが備えられた様子を示した斜視図である。図６ｂは、本発明の第１実施形態に係るロジカルセルのサイドバスバーフレームアセンブリ、補強プレート、エンドプレート、およびサイドバスバーを分解して示した分解斜視図である。

【0038】

サイドバスバーフレームアセンブリ１３０は、ケース１２０の一側または他側端部においてパウチセルアセンブリ１１０と結合される絶縁射出物であってもよい。また、上述したように、パウチセルアセンブリ１１０は、パウチセル１１１から突出したリード１１２を含むことができ、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０は、パウチセルアセンブリ１１０のリード１１２が挿入される複数のサイドリード貫通孔１３１が形成され、複数のサイドリード貫通孔１３１間の領域には、サイドバスバー１５０が載置されるサイドバスバー載置部１３２が形成されることができる。サイドバスバー載置部１３２は、サイドバスバー１５０が載置されるように凹状に形成されることができる。

【0039】

次に、図４ａ、図６ａ、および図６ｂを参照して、エンドプレート１４０について説明する。エンドプレート１４０は、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０の一側に結合され、ケース１２０の開放された一側または他側端部をカバーする。ここで、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０の一側とは、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０がパウチセルアセンブリ１１０と結合される側の反対側を意味するとともに、ケース１２０の外側に向かう方向と同一の方向を意味し得る。また、ケース１２０の開放された一側または他側端部をカバーするとは、例えば、一側または他側が開放されたケース１２０の端部面と段差が発生せずに一致するように仕上げられることを意味し得るが、必ずしもこれに制限されるものではなく、段差が一部発生してもパウチセルアセンブリ１１０がケース１２０の外側に露出しないようにケース１２０の端部において仕上げられることを意味し得る。

【0040】

図６ｂを参照して、エンドプレート１４０の構成についてより詳細に説明すると、エンドプレート１４０は、第１カバー面１４１、第２カバー面１４２、および段差面１４３を含むことができる。

【0041】

先ず、第１カバー面１４１は、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０に当接するように結合されることができる。すなわち、第１カバー面１４１は、エンドプレート１４０の上部に位置する構成であり、エンドプレート１４０がサイドバスバーフレームアセンブリ１３０に結合できるようにする。第１カバー面１４１は、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０と多様な方式により結合されることができ、例えば、嵌合方式によりサイドバスバーフレームアセンブリ１３０に当接するように結合されることができる。

【0042】

第２カバー面１４２は、第１カバー面１４１の下部においてサイドバスバーフレームアセンブリ１３０から離隔するように備えられることができ、段差面１４３は、第１カバー面１４１と第２カバー面１４２を連結し、第１カバー面１４１と第２カバー面１４２との間で段差を形成することができ、第２カバー面１４２は、段差面１４３によりサイドバスバーフレームアセンブリ１３０から離隔するように備えられることができる。すなわち、エンドプレート１４０の側面形状は、上部の第１カバー面１４１と下部の第２カバー面１４２との間に段差面１４３が形成されることで段差を有する形状に形成されることができる。

【0043】

このようにエンドプレート１４０の第２カバー面１４２が段差面１４３によりサイドバスバーフレームアセンブリ１３０から離隔するように備えられることで、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０とエンドプレート１４０との間に空間を確保することができ、前記空間においてリード１１２が折り曲げられてサイドバスバー１５０と接合され、外部から衝撃が加えられる場合に緩衝空間としての役割を行うこともできる。

【0044】

また、第１カバー面１４１には、第１カバー面１４１の前後面を貫通する形状のバスバー貫通孔１４１ａが形成され、サイドバスバー１５０は、上部領域が折り曲げられ、前記バスバー貫通孔１４１ａを通過するように備えられることができる。これにより、エンドプレート１４０とサイドバスバーフレームアセンブリ１３０との間に備えられたサイドバスバー１５０が露出して出力端子の役割をすることができる。バスバー貫通孔１４１ａの個数に制限はないが、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０、エンドプレート１４０、およびサイドバスバー１５０がケース１２０の両側に備えられる場合には１つ形成されることができ、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０、エンドプレート１４０、およびサイドバスバー１５０がケース１２０の一側のみに備えられる場合には２つ形成され、２つのサイドバスバー１５０が一側に露出して出力端子の役割をそれぞれ行うようにすることができる。また、バスバー貫通孔１４１ａは、必要に応じて、第１カバー面１４１だけでなく、第２カバー面１４２または段差面１４３に形成されてもよい。

【0045】

サイドバスバー１５０は、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０とエンドプレート１４０との間に備えられ、パウチセルアセンブリ１１０と電気的に連結されて外部に出力を伝達する。このために、サイドバスバー１５０は、導電体から形成されることができる。また、パウチセルアセンブリ１１０は、上述したようにパウチセル１１１から突出したリード１１２を含み、リード１１２は、サイドバスバー１５０と溶接により電気的に連結されることができる。すなわち、リード１１２は、パウチセルアセンブリ１１０の両側に形成され、サイドバスバー１５０と後述するセンターバスバー１８０とそれぞれ溶接により電気的に連結されることができる。

【0046】

図７ａは、本発明の第１実施形態に係るロジカルセルの１対のセンターバスバーフレームアセンブリを示した斜視図である。図７ｂは、本発明の第１実施形態に係るロジカルセルの１対のセンターバスバーフレームアセンブリおよびセンターバスバーを示した分解斜視図である。

【0047】

図４ａ、図７ａ、および図７ｂを参照すると、本発明に係るロジカルセル１００は、センターバスバーフレームアセンブリ１７０およびセンターバスバー１８０をさらに含むことができる。先ず、センターバスバーフレームアセンブリ１７０は、複数備えられるパウチセルアセンブリ１１０の間で互いに対向するように１対備えられることができる。すなわち、ケース１２０の内部で長さ方向に収納される２個のパウチセルアセンブリ１１０において、それぞれのパウチセルアセンブリ１１０の端部に備えられることができる。センターバスバー１８０は、センターバスバーフレームアセンブリ１７０に備えられ、複数のパウチセルアセンブリ１１０を電気的に連結することができる。

【0048】

それについてより詳細に説明すると、上述したパウチセルアセンブリ１１０は、パウチセル１１１から突出したリード１１２を含み、センターバスバーフレームアセンブリ１７０は、パウチセルアセンブリ１１０のリード１１２が挿入される複数のセンターリード貫通孔１７１が形成され、複数のセンターリード貫通孔１７１間の領域には、前記センターバスバー１８０が載置されるセンターバスバー載置部１７２が形成されることができる。これにより、センターリード貫通孔１７１にリード１１２が貫通した状態で折り曲げられ、センターバスバー載置部１７２のセンターバスバー１８０と電気的に連結されることができる。

【0049】

第２実施形態
本発明の第２実施形態は、第１実施形態のロジカルセル１００を含む二次電池モジュールである点で第１実施形態とは差がある。第１実施形態と共通した内容はできるだけ省略し、相違点を中心に第２実施形態について説明することにする。すなわち、第２実施形態において説明していない内容が必要な場合、第１実施形態の内容とみなされることは明らかである。

【0050】

本発明の第２実施形態に係る二次電池モジュールは、ロジカルセル１００、回路基板、およびカバー部材を含む。
先ず、図４ａを参照すると、本発明に係る二次電池モジュールにおいて、ロジカルセル１００は、複数のロジカルセル１００が備えられて厚さ方向に重なるように配列され、好ましくは５個のロジカルセル１００がロジカルセル１００の厚さ方向に配列されることで、１つの二次電池モジュールを構成することができる。ここで、ロジカルセル１００とは、第１実施形態のロジカルセル１００と同様に理解することができ、複数のパウチセル１１１が厚さ方向に配列されて形成されるパウチセルアセンブリ１１０と、複数のパウチセルアセンブリ１１０が長さ方向に沿って内部に収納され、一側および他側端部が開放された形状に形成されるケース１２０と、ケース１２０の一側または他側端部においてパウチセルアセンブリ１１０と結合されるサイドバスバーフレームアセンブリ１３０と、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０の一側に結合され、ケース１２０の開放された一側または他側端部をカバーするエンドプレート１４０と、サイドバスバーフレームアセンブリ１３０とエンドプレート１４０との間に備えられ、パウチセルアセンブリ１１０と電気的に連結されて外部に出力を伝達するサイドバスバー１５０と、エンドプレート１４０の一側に備えられる補強プレート１６０と、を含む。

【0051】

回路基板は、印刷回路基板（ＰＣＢ）として、複数のロジカルセル１００のサイドバスバー１５０を電気的に連結するとともに、二次電池モジュールの制御に必要な部品を接続できるように複数のロジカルセル１００の一側または他側において複数のロジカルセル１００に一体に溶接される。

【0052】

また、カバー部材は、複数のロジカルセル１００の一側または他側において複数のロジカルセル１００に一体に結合され、回路基板をカバーするように結合されることができる。前記カバー部材は、回路基板およびバスバーを外部の衝撃から保護するとともにセンシングを行うセンシング部品であってもよい。

【0053】

このように、本発明に係る二次電池モジュールは、パウチセルアセンブリ１１０が長さ方向に沿って収納されたロジカルセル１００がモジュールを構成することで、二次電池パック内に配置する際にモジュールとモジュールを連結するための部品を最小化することができ、パック内部の空間活用率を極大化し、エネルギー密度を高めることができる。

【0054】

また、二次電池パック内に構造物を最小化しながらも、ロジカルセルのケースの一側または他側に補強プレートを備えて衝撃に脆弱なサイド部分の破損を集中的に防止し、これにより、二次電池の安全性を向上させることができる。

【0055】

この他に、本発明の第２実施形態において別に説明していないロジカルセル１００の詳細な構成およびそれに伴う効果は、第１実施形態のロジカルセル１００と同様に理解することができる。

【0056】

第３実施形態
本発明の第３実施形態は、第１実施形態のロジカルセルおよび第２実施形態の二次電池モジュールを含む二次電池パックである点で第１実施形態および第２実施形態とは差がある。第１実施形態および第２実施形態と共通した内容はできるだけ省略し、相違点を中心に第３実施形態について説明することにする。すなわち、第３実施形態において説明していない内容が必要な場合、第１実施形態および第２実施形態の内容とみなされることは明らかである。

【0057】

図９は、本発明の第３実施形態に係る二次電池パックを示した斜視図である。図９を参照すると、本発明の第３実施形態に係る二次電池パック１は、パックケース２０および二次電池モジュール１０を含む。

【0058】

パックケース２０は、内部に収納空間が備えられ、外部の衝撃から内部に収納される二次電池モジュール１０またはロジカルセルを保護できるように剛性を有する材質からなることができる。パックケース２０の形状および大きさは、必要に応じて多様に形成されることができるが、パックケース２０内部の収納空間の大きさは、少なくとも１辺の長さが二次電池モジュール１０の長さと対応するように形成されることができる。また、二次電池モジュール１０は、前記パックケース２０の収納空間に備えられ、特に二次電池モジュール１０の厚さ方向に沿ってパックケース２０の収納空間に配列される。

【0059】

従来は、二次電池パック１内部の収納空間に二次電池モジュール１０を格子状に配置してモジュール間の連結のための構造物がパック内部の空間を占めていたが、本発明は、複数のロジカルセルで構成された二次電池モジュール１０が、一方向である厚さ方向に配列されることで、パック内部の空間活用率を高め、エネルギー密度を向上させることができる。また、二次電池パック内に構造物を最小化するとともに、破損に脆弱なロジカルセルのサイド領域の剛性を補強するために、ケースの一側または他側に補強プレートを備えて二次電池の安全性を向上させることができる。

【0060】

この他に、本発明の第３実施形態において別に説明していないロジカルセルおよび二次電池モジュールの詳細な構成およびそれに伴う効果は、第１実施形態および第２実施形態におけるロジカルセル、二次電池モジュールと同様に理解することができる。

【0061】

以上、限定された実施形態および図面により本発明を説明したが、本発明は、これにより限定されるものではなく、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により、本発明の技術思想および後述の特許請求の範囲と均等な範囲内で多様な実施が可能である。

【0062】

第４実施形態
次に、図４ｂ、図１０ａ、図１４ｂ、および図１５を参照して、センターバスバーフレームアセンブリ２３０について詳しく説明する。図４ｂは、本発明の第４実施形態に係るロジカルセルを分解して示した分解斜視図である。図１０ａは、本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのセンターバスバーフレームアセンブリにセンターバスバーが備えられた様子を示した斜視図である。図１４ｂは、本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのセンターバスバーフレームアセンブリとセンターバスバーを分解して示した分解斜視図である。図１５は、複数のパウチセルアセンブリの間にセンターバスバーフレームアセンブリおよびセンターバスバーが備えられた様子を拡大して示した拡大斜視図である。

【0063】

図１０ａおよび図１４ｂに示されたように、センターバスバーフレームアセンブリ２３０は、１対の支持部２３１および１対のセンターバスバー載置部２３２を含むことができる。

【0064】

支持部２３１は、パウチセルアセンブリ１１０の間でパウチセルアセンブリ１１０を支持するように１対形成されることができ（図４ｂ参照）、センターバスバー載置部２３２は、１対の支持部２３１の間で１対の支持部２３１と垂直した方向に凹状に１対形成されることができる。ここで、支持部２３１が１対形成されるとは、２個の支持部２３１が同一線上で互いに反対の方向に向かうように形成されることを意味し得る。また、センターバスバー載置部２３２が１対形成されるとは、２個のセンターバスバー載置部２３２が同一線上で互いに反対の方向に向かうように形成されることを意味し得る。

【0065】

センターバスバー２４０は、センターバスバー載置部２３２に挿入されて備えられることができる。センターバスバー２４０は、電気的エネルギーを伝達するために導電体から形成され、センターバスバー載置部２３２に挿入された状態で、センターバスバーフレームアセンブリ２３０の両側に備えられるパウチセルアセンブリ１１０を電気的に連結することができる。図１５を参照してそれについて詳しく説明すると、パウチセルアセンブリ１１０は、パウチセル１１１から突出したリード１１２を含み、前記リード１１２は、センターバスバー２４０と溶接により結合され、複数のパウチセルアセンブリ１１０を電気的に連結することができる。

【0066】

このようにパウチセルアセンブリ１１０を支持するように形成された支持部２３１と垂直した方向に凹状にセンターバスバー載置部２３２が形成され、センターバスバー載置部２３２にバスバーが挿入されるように備えられることで、パウチセルアセンブリ１１０が支持部２３１に支持されるとともに、パウチセルアセンブリ１１０の長さ方向に突出して形成されるリード１１２がバスバーに結合され、センターバスバーフレームアセンブリ２３０の両側に備えられるパウチセルアセンブリ１１０を電気的に連結することができる。

【0067】

本発明に係るロジカルセル１００は、図４ｂ、図１２ａ、図１２ｂ、および図１３に示されたように、フロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１、フロントカバープレート２６０－１、およびフロントバスバー２７０－１をさらに含むことができる。図１２ａは、本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのフロントバスバーフレームアセンブリ、フロントカバープレート、およびフロントバスバーが結合された様子を示した斜視図である。図１２ｂは、本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのフロントバスバーフレームアセンブリ、フロントカバープレート、およびフロントバスバーが分解された様子を示した分解斜視図である。図１３は、本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのフロントバスバーフレームアセンブリとフロントバスバーがパウチセルアセンブリのリードに結合された様子を示した図である。

【0068】

図４ｂ、図１２ａ、および図１２ｂを参照すると、フロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１は、ケース１２０の一側においてパウチセルアセンブリ１１０と結合される射出物であってもよい。ここで、ケース１２０の一側とは、ケース１２０の長さ方向の両側のうちいずれか一側を意味し得る。フロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１には、フロントバスバー２７０－１が載置可能なフロントバスバー２７０－１載置部、およびリード１１２が貫通してフロントバスバー２７０－１と接合可能にするリード貫通孔が形成されることができる。

【0069】

また、フロントカバープレート２６０－１は、前記フロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１の一側に結合され、ケース１２０の開放された一側端部をカバーすることができる。ここで、フロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１の一側とは、フロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１がパウチセルアセンブリ１１０と結合される側の反対側を意味するとともに、ケース１２０の外側に向かう方向を意味し得る。また、ケース１２０の開放された一側端部をカバーするとは、例えば、一側が開放されたケース１２０の端部面と段差が発生せずに一致するように仕上げられることを意味し得るが、必ずしもこれに制限されるものではなく、段差が一部発生してもパウチセルアセンブリ１１０がケース１２０の外側に露出しないようにケース１２０の端部において仕上げられることを意味し得る。

【0070】

フロントバスバー２７０－１は、フロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１とフロントカバープレート２６０－１との間に備えられ、パウチセルアセンブリ１１０と電気的に連結されて外部に出力を伝達するフロントバスバー２７０－１をさらに含むことができる。このように本発明に係るロジカルセル１００は、上述したように、ケース１２０の一側においてパウチセルアセンブリ１１０と電気的に連結されるフロントバスバー２７０－１を備えることで、単方向に外部に出力を伝達することができるため、モジュールおよびパック内部での配置および組み立てが容易である。

【0071】

また、図１３を参照すると、上述したように、パウチセルアセンブリ１１０は、パウチセルから突出したリード１１２を含み、リード１１２は、フロントバスバー２７０－１と溶接により電気的に連結されて外部に出力を伝達することができる。すなわち、リード１１２は、パウチセルアセンブリ１１０の両側に形成され、それぞれセンターバスバーとフロントバスバー２７０－１と溶接により電気的に連結されることができる。

【0072】

一方、フロントカバープレート２６０－１は、フロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１の一側下部に結合され、フロントバスバー２７０－１の上部が露出するようにフロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１に結合されることができる。

【0073】

また、図４ｂを参照すると、本発明に係るロジカルセル１００のケース１２０の開放された一側端部の側面形状は、フロントカバープレート２６０－１とフロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１が結合した側面の形状に対応するように形成されることができる。

【0074】

次に、図４ｂ、図１４ａ、１４ｂを参照すると、本発明に係るロジカルセル１００は、リヤバスバーフレームアセンブリ２５０－２、リヤカバープレート２６０－２、およびリヤバスバー２７０－２を含むことができる。図１４ａは、本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのリヤバスバーフレームアセンブリとリヤカバープレートが結合された様子を示した斜視図である。図１４ｂは、本発明の第４実施形態に係るロジカルセルのリヤバスバーフレームアセンブリとリヤカバープレートおよびリヤバスバーが分解された様子を示した分解斜視図である。

【0075】

リヤバスバーフレームアセンブリ２５０－２は、ケース１２０の他側においてパウチセルアセンブリ１１０と結合される射出物であってもよい。ここで、ケース１２０の他側とは、ケース１２０の長さ方向の両側のうち一側の反対側である他側を意味し得る。リヤバスバーフレームアセンブリ２５０－２には、リヤバスバー２７０－２が載置可能なリヤバスバー２７０－２載置部、およびリード１１２が貫通してリヤバスバー２７０－２と接合可能ようにするリード１１２貫通孔が形成されることができる。

【0076】

また、リヤカバープレート２６０－２は、リヤバスバーフレームアセンブリ２５０－２の一側に結合され、ケース１２０の開放された他側端部をカバーすることができる。リヤバスバーフレームアセンブリ２５０－２の一側とは、リヤバスバーフレームアセンブリ２５０－２がパウチセルアセンブリ１１０と結合される側の反対側を意味するとともに、ケース１２０の外側に向かう方向を意味し得る。また、ケース１２０の他側端部をカバーするとは、例えば、他側が開放されたケース１２０の端部面と段差が発生せずに一致するように仕上げられることを意味し得るが、必ずしもこれに制限されるものではなく、段差が一部発生してもパウチセルアセンブリ１１０がケース１２０の外側に露出しないようにケース１２０の端部において仕上げられることを意味し得る。

【0077】

また、リヤバスバー２７０－２は、リヤバスバーフレームアセンブリ２５０－２とリヤカバープレート２６０－２との間に備えられ、パウチセルアセンブリ１１０のパウチセル１１１を電気的に連結することができる。すなわち、リヤバスバー２７０－２は、パウチセルアセンブリ１１０の出力を外部に伝達せず、パウチセルアセンブリ１１０のパウチセル１１１を電気的に連結する役割を行うことができる。

【0078】

一方、リヤカバープレート２６０－２は、リヤバスバー２７０－２の全面を覆うように、前記リヤバスバーフレームアセンブリ２５０－２の一側に結合されることができる。すなわち、ケース１２０の他側に位置するリヤバスバー２７０－２は、リヤバスバーフレームアセンブリ２５０－２とリヤカバープレート２６０－２との間に備えられ、リヤバスバーフレームアセンブリ２５０－２の全面を覆うリヤカバープレート２６０－２により外部に露出せず、これにより、本発明に係るロジカルセル１００は、単方向であるケース１２０の一側に備えられるフロントバスバー２７０－１が外部に出力を伝達することになる。その結果、本発明に係るロジカルセル１００は、バスバーによる出力ターミナルが単方向（ケースの一側）に統一され、部品の結合およびセルとセルとの連結およびモジュールの形成が容易である。

【0079】

第５実施形態
本発明の第５実施形態は、第４実施形態のロジカルセル１００を含む二次電池モジュール１０である点で第４実施形態とは差がある。第４実施形態と共通した内容はできるだけ省略し、相違点を中心に第５実施形態について説明することにする。すなわち、第５実施形態において説明していない内容が必要な場合、第４実施形態の内容とみなされることは明らかである。

【0080】

図１５を参照すると、本発明の第５実施形態に係る二次電池モジュール１０は、ロジカルセル１００、回路基板３００、およびカバー部材４００を含む。図１５は、本発明の第５実施形態に係る二次電池モジュールを示した斜視図である。

【0081】

先ず、本発明に係る二次電池モジュール１０において、ロジカルセル１００は、複数のロジカルセル１００が備えられて厚さ方向に重なるように配列され、好ましくは５個のロジカルセル１００がロジカルセル１００の厚さ方向に配列されることで、１つの二次電池モジュール１０を構成することができる。ここで、ロジカルセル１００とは、第４実施形態のロジカルセル１００と同様に理解することができ、図４ｂに示されたように、複数のパウチセル１１１が厚さ方向に配列されて形成されるパウチセルアセンブリ１１０と、複数のパウチセルアセンブリ１１０が長さ方向に沿って内部に収納され、一側および他側端部が開放された形状に形成されるケース１２０と、複数のパウチセルアセンブリ１１０の間に備えられるセンターバスバーフレームアセンブリ２３０と、センターバスバーフレームアセンブリ２３０に備えられ、複数のパウチセルアセンブリ１１０を電気的に連結するセンターバスバー２４０と、を含む。

【0082】

回路基板３００は、印刷回路基板（ＰＣＢ）３００として、複数のロジカルセル１００のフロントバスバー２７０－１を電気的に連結するとともに、二次電池モジュール１０の制御に必要な部品を接続できるように複数のロジカルセル１００の一側において複数のロジカルセル１００に一体に溶接される。

【0083】

また、カバー部材４００は、複数のロジカルセル１００の一側において複数のロジカルセル１００に一体に結合され、回路基板３００をカバーするように結合されることができる。前記カバー部材４００は、回路基板３００およびバスバーを外部の衝撃から保護し、センシングを行うセンシング部品であってもよい。

【0084】

このように、本発明に係る二次電池モジュール１０は、パウチセルアセンブリ１１０が長さ方向に沿って収納されたロジカルセル１００がモジュールを構成することで、二次電池パック内に配置する際にモジュールとモジュールを連結するための部品を最小化することができ、パック内部の空間活用率を極大化し、エネルギー密度を高めることができる。

【0085】

また、ロジカルセル１００は、ケース１２０の一側においてパウチセルアセンブリ１１０と結合されるフロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１と、フロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１の一側に結合され、ケース１２０の開放された一側端部をカバーするフロントカバープレート２６０－１と、フロントバスバーフレームアセンブリ２５０－１とフロントカバープレート２６０－１との間に備えられ、パウチセルアセンブリ１１０と電気的に連結されて外部に出力を伝達するフロントバスバー２７０－１と、をさらに含むことができる。この際、回路基板３００は、複数のロジカルセル１００のフロントバスバー２７０－１と一体に溶接されることができる。

【0086】

このように、本発明に係る二次電池モジュール１０のロジカルセル１００は、上述したように、ケース１２０の一側においてパウチセルアセンブリ１１０と電気的に連結されるフロントバスバー２７０－１を備えることで、二次電池モジュール１０の出力方向が単方向に統一されるため、パック内部での配置および組み立てが容易であり、構造を簡素化することができ、二次電池パック内でのエネルギー密度を向上させることができる。

【0087】

この他に、本発明の第５実施形態において別に説明していないロジカルセル１００の詳細な構成およびそれに伴う効果は、第４実施形態のロジカルセル１００と同様に理解することができる。

【0088】

第６実施形態
本発明の第６実施形態は、第４実施形態のロジカルセル１００および第５実施形態の二次電池モジュール１０を含む二次電池パック１である点で第４実施形態および第５実施形態とは差がある。第４実施形態および第５実施形態と共通した内容はできるだけ省略し、相違点を中心に第６実施形態について説明することにする。すなわち、第６実施形態において説明していない内容が必要な場合、第４実施形態および第５実施形態の内容とみなされることは明らかである。

【0089】

本発明の第６実施形態に係る二次電池パック１は、パックケース２０および二次電池モジュール１０を含む。図１２は、本発明の第６実施形態に係る二次電池パックを示した斜視図である。

【0090】

パックケース２０は、内部に収納空間が備えられ、外部の衝撃から内部に収納される二次電池モジュール１０またはロジカルセル１００を保護できるように剛性を有する材質から形成されることができる。パックケース２０の形状および大きさは、必要に応じて多様に形成されることができるが、パックケース２０内部の収納空間の大きさは、少なくとも１辺の長さが二次電池モジュール１０の長さと対応するように形成されることができる。また、二次電池モジュール１０は、前記パックケース２０の収納空間に備えられ、特に二次電池モジュール１０の厚さ方向に沿ってパックケース２０の収納空間に配列される。

【0091】

従来は、二次電池パック１内部の収納空間に二次電池モジュール１０を格子状に配置してモジュール間の連結のための構造物がパック内部の空間を占めていたが、本発明は、複数のロジカルセル１００で構成された二次電池モジュール１０が、一方向である厚さ方向に配列されることで、パック内部の空間活用率を高め、エネルギー密度を向上させることができる。

【0092】

この他に、本発明の第６実施形態において別に説明していないロジカルセル１００および二次電池モジュール１０の詳細な構成およびそれに伴う効果は、第１実施形態および第２実施形態におけるロジカルセル１００、二次電池モジュール１０と同様に理解することができる。

【符号の説明】

【0093】

１：二次電池パック
１０：二次電池モジュール
２０：パックケース
１００：ロジカルセル
１１０：パウチセルアセンブリ
１１１：パウチセル
１１２：リード
１２０：ケース
１２１：第１ケース
１２２：第２ケース
１３０：サイドバスバーフレームアセンブリ
１３１：サイドリード貫通孔
１３２：サイドバスバー載置部
１４０：エンドプレート
１４１：第１カバー面
１４１ａ：バスバー貫通孔
１４２：第２カバー面
１４３：段差面
１５０：サイドバスバー
１６０：補強プレート
１７０：センターバスバーフレームアセンブリ
１７１：センターリード貫通孔
１７２：センターバスバー載置部
１８０：センターバスバー
１９０：絶縁プレート
２３０：センターバスバーフレームアセンブリ
２３１：支持部
２３２：センターバスバー載置部
２４０：センターバスバー
２５０－１：フロントバスバーフレームアセンブリ
２５０－２：リヤバスバーフレームアセンブリ
２６０－１：フロントカバープレート
２６０－２：リヤカバープレート
２７０－１：フロントバスバー
２７０－２：リヤバスバー
３００：回路基板
４００：カバー部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図7a】

【図7b】

【図8】

【図9】

【図10a】

【図10b】

【図11】

【図12a】

【図12b】

【図13】

【図14a】

【図14b】

【図15】

【国際調査報告】