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(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】2024-12-26
(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 50/291 20210101AFI20241219BHJP
H01M 50/211 20210101ALI20241219BHJP
H01M 50/35 20210101ALI20241219BHJP
H01M 50/293 20210101ALI20241219BHJP
H01M 50/588 20210101ALI20241219BHJP
H01M 50/591 20210101ALI20241219BHJP
H01M 50/204 20210101ALI20241219BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20241219BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20241219BHJP
H01M 50/249 20210101ALI20241219BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20241219BHJP
H01M 10/655 20140101ALI20241219BHJP
H01M 10/6551 20140101ALI20241219BHJP
H01M 10/6556 20140101ALI20241219BHJP
H01M 10/6567 20140101ALI20241219BHJP
H01M 50/289 20210101ALI20241219BHJP
【ＦＩ】
H01M50/291
H01M50/211
H01M50/35 101
H01M50/293
H01M50/588
H01M50/591 101
H01M50/204 401H
H01M10/613
H01M10/625
H01M50/249
H01M10/647
H01M10/655
H01M10/6551
H01M10/6556
H01M10/6567
H01M50/289 101
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024534755
(86)(22)【出願日】2023-07-11
(85)【翻訳文提出日】2024-06-11
(86)【国際出願番号】 KR2023009893
(87)【国際公開番号】W WO2024019402
(87)【国際公開日】2024-01-25
(31)【優先権主張番号】10-2022-0089911
(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】10-2022-0089941
(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】10-2023-0030192
(32)【優先日】2023-03-07
(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】ジン－ヨン・パク
(72)【発明者】
【氏名】ウ－ヨン・クォン
(72)【発明者】
【氏名】ミュン－ウ・イ
(72)【発明者】
【氏名】スン－ジュン・キム
(72)【発明者】
【氏名】イン－ス・キム
(72)【発明者】
【氏名】セ－ユン・チュン
(72)【発明者】
【氏名】ホ－ジュネ・チ
(72)【発明者】
【氏名】ヒュン－モ・ユン
【テーマコード（参考）】
5H012
5H031
5H040
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H012AA03
5H012CC03
5H012CC09
5H031AA09
5H031KK08
5H040AA01
5H040AA18
5H040AA28
5H040AA33
5H040AS07
5H040AT04
5H040AY05
5H040AY10
5H040CC13
5H040CC28
5H040JJ02
5H040JJ03
5H040NN03
5H043AA05
5H043AA09
5H043AA13
5H043BA15
5H043BA16
5H043BA19
5H043BA20
5H043CA08
5H043GA23
5H043GA25
5H043LA21
(57)【要約】
バッテリーパック及びこれを含む自動車が開示される。本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、複数のセルユニットを含むバッテリーアセンブリと、前記バッテリーアセンブリを内部空間に収容するパックケースと、を含み、各セルユニットが、少なくとも１つのバッテリーセルと、前記少なくとも１つ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セルカバーと、を含み、前記セルカバーと前記バッテリーセルとの間にベント空間が設けられる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のセルユニットを含むバッテリーアセンブリと、前記バッテリーアセンブリを内部空間に収容するパックケースと、
を含み、
各セルユニットは、少なくとも１つのバッテリーセルと、前記少なくとも１つ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セルカバーと、を含み、
前記セルカバーと前記バッテリーセルとの間にベント空間が設けられている、バッテリーパック。
【請求項2】
前記セルカバーは、前記少なくとも１つのバッテリーセルを起立状態で支持す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3】
前記セルカバーは、包み込まれたバッテリーセルの少なくとも一側が前記パックケースに向かって露出する開放部を形成するように、前記バッテリーセルを部分的に包み込む、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項4】
前記セルカバーは、折れ曲がった１枚のプレートで形成されている、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項5】
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6】
前記セルカバーは、前記少なくとも１つのバッテリーセルの一方の側面を覆う第１のカバー部と、
前記少なくとも１つのバッテリーセルの他方の側面を覆う第２のカバー部と、
前記第１のカバー部と前記第２のカバー部とを連結し、前記少なくとも１つのバッテリーセルの一側エッジ部を覆う第３のカバー部と、を含む、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項7】
前記ベント空間は、前記バッテリーセルと前記第３のカバー部との間に設けられている、請求項６に記載のバッテリーパック。
【請求項8】
前記少なくとも１つのバッテリーセルは、前記第１のカバー部及び前記第２のカバー部の内側面に接着固定されている、請求項６に記載のバッテリーパック。
【請求項9】
前記第１のカバー部の端部のうち前記第３のカバー部と接続されていない端部と、前記第２のカバー部の端部のうち前記第３のカバー部と接続されていない端部とは、前記バッテリーセルの一側が前記パックケースに向かって露出する開放部を形成する、請求項６に記載のバッテリーパック。
【請求項10】
前記少なくとも１つのバッテリーセルは、前記セルカバーの第１のカバー部と第２のカバー部との間に配置されており、前記第３のカバー部との間に所定の空間が形成されるように前記第３のカバー部から離間して配置されている、請求項６に記載のバッテリーパック。
【請求項11】
前記セルカバーの第１のカバー部及び第２のカバー部の上下方向の長さは、前記少なくとも１つのバッテリーセルの上下方向の長さよりも長い、請求項６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、前記セルユニットと熱接触して前記セルユニットを冷却するヒートシンクをさらに含む、請求項６に記載のバッテリーパック。
【請求項13】
前記セルカバーが前記ヒートシンクと接触している、請求項１２に記載のバッテリーパック。
【請求項14】
前記セルカバーの両端部は、前記ヒートシンク側へ延びており、前記第１のカバー部と前記第２のカバー部との間に配置された前記少なくとも１つのバッテリーセルと、前記ヒートシンクとの間に所定の空間が形成されるように、前記少なくとも１つのバッテリーセルの端部よりも長く延びている、請求項１２に記載のバッテリーパック。
【請求項15】
前記ヒートシンクは、前記セルカバーの両端部が挿入固定される固定溝を備える、請求項１４に記載のバッテリーパック。
【請求項16】
前記第１のカバー部及び前記第２のカバー部は、前記開放部に隣接する端部に形成され、前記バッテリーセルに向かって内側に湾入した下側ビーディング部をさらに含む、請求項９に記載のバッテリーパック。
【請求項17】
前記下側ビーディング部は、前記セルカバーの長手方向に沿って連続して形成されている、請求項１６に記載のバッテリーパック。
【請求項18】
前記第１のカバー部の下側ビーディング部と前記第２のカバー部の下側ビーディング部とは、前記セルカバーの中央に対して対称的に設けられている、請求項１６に記載のバッテリーパック。
【請求項19】
前記第１のカバー部及び前記第２のカバー部は、前記第３のカバー部と前記バッテリーセルとの間に形成され、前記バッテリーセルに向かって内側に湾入した上側ビーディング部をさらに含む、請求項６に記載のバッテリーパック。
【請求項20】
前記上側ビーディング部は、前記セルカバーの長手方向に沿って連続して形成されている、請求項１９に記載のバッテリーパック。
【請求項21】
前記第１のカバー部の上側ビーディング部と前記第２のカバー部の上側ビーディング部とは、前記セルカバーの中央に対して対称的に設けられている、請求項２０に記載のバッテリーパック。
【請求項22】
前記第１のカバー部及び前記第２のカバー部は、前記第３のカバー部と前記バッテリーセルとの間に形成され、前記バッテリーセルに向かって内側に湾入した上側ビーディング部をさらに含む、請求項１６に記載のバッテリーパック。
【請求項23】
請求項１から２２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自動車に関し、より詳細には、セルトゥーパック（ＣＴＰ：Ｃｅｌｌ Ｔｏ Ｐａｃｋ）方式で製造される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７月２０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００８９９１１号、韓国特許出願第１０－２０２２－００８９９４１号及び２０２３年３月７日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２３－００３０１９２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】
一般に、二次電池とは、リチウムイオンバッテリー、リチウムポリマーバッテリー、ニッケルカドミウムバッテリー、ニッケル水素バッテリー、ニッケル亜鉛バッテリーなど、繰り返し充放電が可能なバッテリーを指す。このような二次電池の充放電の基本単位に相当するバッテリーセルの出力電圧は、約２．５Ｖ～４．２Ｖである。
【0003】
近年、二次電池は、電気自動車（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）やエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などのように高い出力電圧と大量の充電容量を必要とする装置に適用されるようになり、複数のバッテリーセルを直列または並列に接続してバッテリーモジュールを構成し、このように構成された多数のバッテリーモジュールを再び直列または並列に接続することで製造されるバッテリーパックが広く使用されている。
【0004】
しかしながら、韓国登録特許公報第１０－２３７９２２７号、韓国公開特許公報第１０－２０２２－００５２１８３号などに開示されているように、従来の技術では、バッテリーセルを箱状の金属ケースに収容してバッテリーモジュールを構成し、これらのバッテリーモジュールを再びバッテリーパックケースに収容してバッテリーパックを製造しているため、バッテリーパック全体の重量及び体積が増加し、バッテリーパックのエネルギー密度が低下するという問題がある。
【0005】
また、バッテリーパックのエネルギー密度を高めるために、複数のバッテリーセルをバッテリーパックのパックケースに直接装着する従来のセルトゥーパック方式を、軟質ケースを有するパウチ型バッテリーセルに適用した場合、複数のバッテリーセルを同時に取り扱ったり積み重ねたりすることが難しく、バッテリーセルをパックケースに装着する過程でバッテリーセルが破損する危険性がある。
【0006】
近年、電気自動車用のバッテリーパックの需要が高まっている。これらのバッテリーパックには複数のバッテリーセルが搭載されており、より厳格な安全管理が求められている。ある１つのバッテリーモジュール内の一部のセルで熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）や、発火、爆発などが発生した場合、生成された高熱のガス、火炎、または高温の内部物質が噴射され、隣接する他のバッテリーモジュールに伝播（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）することにより、２次熱暴走、２次火災や爆発などが起こる場合があり、これにより複数のバッテリーモジュール内のセルが連鎖的に熱暴走、発火、または爆発する恐れがある。そのため、熱暴走などの熱的事象（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖｅｎｔ）が発生した場合に、バッテリーモジュール間の火炎伝播を抑制又は遅延させる手段が非常に必要とされている。しかしながら、従来のバッテリーパックは、熱的事象に対して脆弱である可能性がある。特に、バッテリーパック内部で熱的事象が発生すると、熱暴走が発生し、火炎が発生し、ひどい場合には爆発に至ることもあり、改善が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明が解決しようとする技術的課題は、バッテリーパックの全体重量及び体積を軽減し、バッテリーパックのエネルギー密度を高め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。
【0008】
また、本発明が解決しようとする他の技術的課題は、複数のバッテリーセルを含むバッテリーパックの製造過程において、バッテリーセルの取り扱い及び装着を容易にし、バッテリーセルの損傷を防止するとともに、バッテリーセル装着に必要な構造体を簡素化及び軽量化して製造コストを低減す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。
【0009】
さらに、本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、熱的事象が発生した場合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である。
【0010】
但し、本発明が解決しようとする技術的課題は、上述した課題に限定されるものではなく、言及されていないさらに他の課題は、以下に述べる発明の詳細な説明から当業者にとって明らかに理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、複数のセルユニットを含むバッテリーアセンブリと、前記バッテリーアセンブリを内部空間に収容するパックケースと、を含み、各セルユニットが、少なくとも１つのバッテリーセルと、前記少なくとも１つ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セルカバーと、を含み、前記セルカバーと前記バッテリーセルとの間にベント空間が設けられ得る。
【0012】
一実施形態において、前記少なくとも１つのバッテリーセルは、パウチ型バッテリーセルを含み得る。
【0013】
一実施形態において、前記セルカバーは、前記少なくとも１つのバッテリーセルを起立状態で支持するように構成され得る。
【0014】
前記セルカバーは、包み込まれたバッテリーセルの少なくとも一側が前記パックケースに向かって露出する開放部を形成するように、前記バッテリーセルを部分的に包み込み得る。
【0015】
一実施形態において、前記セルカバーは、一体的に構成され得る。
【0016】
前記セルカバーは、折れ曲がった１枚のプレートで形成され得る。
【0017】
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。
【0018】
前記絶縁コーティング層は、シリコン樹脂、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）及びゴムのいずれか１つの絶縁性材料をコーティング、塗布または付着させ得る。
【0019】
一実施形態において、前記セルカバーは、ステンレス鋼（ＳＵＳ）を含む材料で構成され得る。
【0020】
さらに、本発明のバッテリーパックは、前記パックケースの内部空間に収容されており、前記バッテリーセルの充放電を制御するように構成された制御モジュールをさらに含み得る。
【0021】
一実施形態において、前記セルカバーは、前記少なくとも１つのバッテリーセルの一方の側面を覆う第１のカバー部と、前記少なくとも１つのバッテリーセルの他方の側面を覆う第２のカバー部と、前記第１のカバー部と前記第２のカバー部とを連結し、前記少なくとも１つのバッテリーセルの一側エッジ部を覆う第３のカバー部と、を含み得る。
【0022】
前記ベント空間は、前記バッテリーセルと前記第３のカバー部との間に設けられ得る。
【0023】
一実施形態において、前記少なくとも１つのバッテリーセルは、前記第１のカバー部及び前記第２のカバー部の内側面に接着固定され得る。
【0024】
前記第１のカバー部の端部のうち前記第３のカバー部と接続されていない端部と、前記第２のカバー部の端部のうち前記第３のカバー部と接続されていない端部とは、前記バッテリーセルの一側が前記パックケースに向かって露出する開放部を形成し得る。
【0025】
一実施形態において、前記少なくとも１つのバッテリーセルは、前記セルカバーの第１のカバー部と第２のカバー部との間に配置されており、前記第３のカバー部との間に所定の空間が形成されるように、前記第３のカバー部から離間して配置され得る。
【0026】
この場合、前記セルカバーの第１のカバー部及び第２のカバー部の上下方向の長さは、前記少なくとも１つのバッテリーセルの上下方向の長さよりも長いことが可能である。
【0027】
一実施形態において、前記バッテリーパックは、前記セルユニットと熱接触して前記セルユニットを冷却するヒートシンクを含み得る。
【0028】
特に、前記セルカバーが前記ヒートシンクと接触し得る。
【0029】
一実施形態において、前記セルカバーの両端部は、前記ヒートシンク側へ延びており、前記第１のカバー部と前記第２のカバー部との間に配置された前記少なくとも１つのバッテリーセルと、前記ヒートシンクとの間に所定の空間が形成されるように、前記少なくとも１つのバッテリーセルの端部よりも長く延び得る。
【0030】
一実施形態において、前記ヒートシンクは、前記セルカバーの両端部が挿入固定される固定溝を備え得る。
【0031】
本発明において、前記第１のカバー部及び前記第２のカバー部は、前記開放部に隣接する端部に形成され、前記バッテリーセルに向かって内側に湾入した下側ビーディング部をさらに含み得る。
【0032】
ここで、前記下側ビーディング部は、前記セルカバーの長手方向に沿って連続して形成され得る。
【0033】
また、前記第１のカバー部の下側ビーディング部と前記第２のカバー部の下側ビーディング部とは、前記セルカバーの中央に対して対称的に設けられ得る。
【0034】
さらに、前記第１のカバー部及び前記第２のカバー部は、前記第３のカバー部と前記バッテリーセルとの間に形成され、前記バッテリーセルに向かって内側に湾入した上側ビーディング部をさらに含み得る。
【0035】
前記上側ビーディング部は、前記セルカバーの長手方向に沿って連続して形成され得る。
【0036】
前記第１のカバー部の上側ビーディング部と前記第２のカバー部の上側ビーディング部とは、前記セルカバーの中央に対して対称的に設けられ得る。
【0037】
他の実施形態によれば、前記第１のカバー部及び前記第２のカバー部は、前記上側ビーディング部及び前記下側ビーディング部の両方を含む。
【0038】
本発明のさらに他の実施形態による自動車は、上述の実施形態のいずれか１つによる少なくとも１つのバッテリーパックを含み得る。
【発明の効果】
【0039】
本発明のバッテリーパックは、ＣＴＰのコンセプトであって、モジュールケース等を除去することで、冷却性能やエネルギー密度等を向上させることができる。
【0040】
本発明の一態様によれば、複数のバッテリーセルを、別個のモジュールケースに収容してバッテリーパックのパックケースに装着するのではなく、簡素化した構造のセルカバーによって部分的にのみ覆ってパックケースに直接装着することにより、バッテリーパック全体の重量及び体積を減らし、バッテリーパックのエネルギー密度を高めるとともに、複数のバッテリーセルをケースに直接装着して使用する過程で発生するバッテリーセルの損傷を防止し、バッテリーセルのスウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）の制御とガスベント経路の設計を容易にすることができる。
【0041】
また、バッテリーセルをセルカバーの内面に接着固定し、これらのバッテリーセルの上方と下方に熱交換とガスベントが可能な空間を形成することで、バッテリーセルの効率的な冷却とディレクショナルベンティング（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｖｅｎｔｉｎｇ）を可能にし、ＬＦＰパウチセルなどの安全性が向上したセルを適用した合、サーマルレジン（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｎ、熱伝導性樹脂）が不要になることで製造コストを低減することができる。
【0042】
さらに、セルカバーがヒートシンクの固定溝に挿入固定されて、バッテリーセルの熱をヒートシンクに伝達する冷却フィンの役割を行うことにより、バッテリーパックの製造工程を簡素化・効率化するとともに、バッテリーセルの冷却性能をさらに向上させることができる。
【0043】
さらにまた、それぞれ少なくとも１つのバッテリーセルを含むセルユニットを、一対のサイドプレート及び一体型エンドカバーにブロック化して固定することで、バッテリーパックにおけるバッテリーセルの取り扱い及び装着を容易にするとともに、バッテリーセルの装着に必要な構造を簡素化・軽量化し、製造コストを低減することができる。
【0044】
本発明の他の態様によれば、セルカバーのビーディング部により、セルカバーとバッテリーセル間の組立工程性を向上させることができ、セルユニット間に空気層が形成されることで、セルユニット間の熱伝達率を低減することができる。
【0045】
また、バッテリーセルのスウェリング時にセルカバーのビーディング部の弾性変形によりバッテリーセルを押圧することにより、バッテリーセルのスウェリング量を最小限に抑えることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本発明の一実施形態によるバッテリーパックを示す図である。
【図2】本発明の一実施形態によるバッテリーパックに含まれ得るバッテリーアセンブリを示す図である。
【図10】本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの主な構成を概略的に示す斜視図である。
【図11】本発明の他の実施形態によるセルユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図12】本発明の他の実施形態によるセルユニットの概略的な断面図である。
【図13】本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの部分断面を概略的に示す図である。
【図16】本発明の一実施形態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】
【0047】
以下、本発明の技術的課題に対応する解決法を明確にするために添付図面を参照して本発明による実施形態を詳しく説明する。但し、本発明を説明するにあたり、関連する公知の技術に関する説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合は、その説明を省略する。また、本明細書で使用される用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であって、設計者、製造者などの意図または慣例などによって変わり得る。したがって、後術する用語の定義は、本明細書全般に亘る内容に基づきなされるべきものであろう。
【0048】
参考までに、本明細書において、方向を指示する用語は、添付図面に示された構成要素に対する用語であり、構成要素の実際の姿勢や位置によって変更される可能性のある相対的な用語である。
【0049】
図中、各構成要素またはその構成要素をなす特定の部分の大きさは、説明のしやすさ及び明確性のためにやや誇張して表現されたり、省略されたり、概略的に示されたりしている。したがって、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全的に反映するものではない。
【0050】
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックを示す図である。
【0051】
図１に示すように、バッテリーパック１０は、少なくとも１つのバッテリーアセンブリ１００と、パックケース１２とを含み得る。
【0052】
バッテリーアセンブリ１００は、複数のセルユニット１１０を含み得る。セルユニット１１０は、例えば、Ｙ軸方向に沿って複数配列され得る。このようなセルユニット１１０を含むバッテリーアセンブリ１００は、パックケース１２内にＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って複数配列され得る。
【0053】
パックケース１２は、内部空間にバッテリーアセンブリ１００を収容する。パックケース１２は、バッテリーアセンブリ１００が別途のケースなしで直接的に載置される載置構造を有し、複数のバッテリーアセンブリ１００を、バッテリーアセンブリごとに別々の載置空間に収容するように構成され得る。このため、パックケース１２は、その内部空間を複数の載置空間に分割するクロスビーム１２ａ、１２ｂを含み得る。このようなクロスビーム１２ａ、１２ｂは、互いに離間するように配置されたり、交差するように配置されたりして、前記複数の載置空間を形成するように構成され得る。
【0054】
パックケース１２は、プラスチック又は金属材料を備え得る。その他にも、パックケース１２は、本発明の出願時点における公知の多種多様なバッテリーパックの外装材の材料を採用することができる。
【0055】
図２は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックに含まれ得るバッテリーアセンブリを示す図である。図３は、図２に示すバッテリーアセンブリの部分分解斜視図である。図４は、図２に示すＰ１領域の底部の拡大図である。
【0056】
図２～図４を参照すると、バッテリーアセンブリ１００は、複数のセルユニット１１０、一対のサイドプレート１２０、及び一対の一体型エンドカバー１３０を含み、実施形態によっては、ハンドルユニット１４０をさらに含み得る。
【0057】
【0058】
図５及び図６を参照すると、セルユニット１１０はそれぞれ、少なくとも１つのバッテリーセル１０５と、このようなバッテリーセル１０５の外部を少なくとも部分的に包み込むセルカバー１５０と、を含み得る。少なくとも１つのバッテリーセル１０５及びセルカバー１５０に加えて、セルユニット１１０は、バスバーフレーム１７０及び絶縁カバー１８０を含み得る。
【0059】
本発明の実施形態において、バッテリーセル１０５はパウチ型バッテリーセルである。バッテリーセル１０５は充電及び放電の基本単位であり、セルカバー１５０は少なくとも１つのバッテリーセル１０５を部分的にのみ覆って支持するものであり得る。また、セルカバー１５０とバッテリーセル１０５との間にベント空間が設けられていることを特徴とし、これについては後に詳述する。
【0060】
バッテリーセル１０５は、充放電の基本単位に相当するものであり、軟質の金属を含むラミネートフィルムからなるパウチ外装材の内部に電極組立体及び電解質物質を収容し、前記パウチ外装材をシールする方式で製造され得る。この場合、電極組立体は、正極電極と負極電極との間にセパレーターを介在させる方式製造され得る。また、バッテリーセル１０５のパウチ外装材の外部には、電極組立体と電気的に接続された電極リード１０７が露出するように設けられ得る。電極リード１０７は、正極リードと負極リードとのペアを含む。ここで、前記正極リード及び前記負極リードは、バッテリーセル１０５の長手方向における前後両端部に配備され得る。
【0061】
バッテリーセル１０５は、上側エッジ部（上縁）、下側エッジ部（下縁）、前側エッジ部（前縁）及び後側エッジ部（後縁）のような４つのエッジ部を有し得、４つのエッジ部の全てがシール部であるか、下側エッジ部（下縁）のみがパウチ外装材が折り曲げられた部分で、未シール部であり得る。例えば、上側エッジ部は、バッテリーセル１０５のシール部であって二回折れ曲がった、いわゆるダブルサイドフォールディング（ＤＳＦ：Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｆｏｌｄｉｎｇ）構造の部分であり得、下側エッジ部は未シール部であり得る。
【0062】
セルカバー１５０には、意図されたベント方向に応じて様々な位置に設けられるベント孔１６０（ｖｅｎｔｉｎｇ ｈｏｌｅ）を備え得る。このようなベント孔１６０は、セルカバー１５０の所定部分にノッチを形成するように設けられ得る。
【0063】
セルカバー１５０を含むバッテリーパック１０によれば、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個のモジュールケースなどを必要することなく、複数のバッテリーセル１０５をパックケース１２の内部に安定的に収容することができる。
【0064】
バスバーフレーム１７０は、セルカバー１５０によって覆われる少なくとも１つのバッテリーセル１０５の電極リード１０７を支持し、このような電極リード１０７を他のバッテリーセル１０５の電極リード１０７と電気的に接続するように構成され得る。この場合、バスバーフレーム１７０は、電極リード１０７と電気的に接続される端子を備え得る。
【0065】
絶縁カバー１８０は、電極リード１０７またはバスバーの短絡を防止するように構成され得る。このため、絶縁カバー１８０は、絶縁性を有する高分子合成樹脂で構成され得る。
【0066】
図２～図６を併せて参照すると、このようなセルユニット１１０は、複数個がその幅方向（図中のＹ軸方向）に並べて積層されるように構成され得る。一対のサイドプレート１２０は、複数のセルユニット１１０の幅方向（積層方向）の両端にそれぞれ配置されて、複数のセルユニット１１０を支持するように構成され得る。このため、一対のサイドプレート１２０のうちの少なくとも一方のサイドプレートは、支持部１２２、エンドカバー結合部１２４及びハンドル結合部１２６を含み得る。
【0067】
支持部１２２は、複数のセルユニット１１０の幅方向の一方の側面又は他方の側面に接触して、複数のセルユニット１１０を支持するように構成され得る。この場合、支持部１２２は、板状構造で構成され得る。
【0068】
エンドカバー結合部１２４は、支持部１２２からそのサイド方向（図中のＸ軸方向）に延びて、一体型エンドカバー１３０のサイド方向の一方の端部と結合するように構成され得る。
【0069】
ハンドル結合部１２６は、支持部１２２から上方（図中のＺ軸方向）に延びて、複数のハンドルユニット１４０のうちの少なくとも１つのハンドルユニット１４０と結合するように構成され得る。後述するが、ハンドル結合部１２６は、少なくとも１つのハンドルユニット１４０と結合及び分離可能に構成され得る。
【0070】
このような一対のサイドプレート１２０は、一体型エンドカバー１３０と共に、複数のセルユニット１１０をブロック化又はグループ化しつつ、複数のセルユニット１１０に加えられる圧力をセルユニット１１０全体に均等に分配し得る。また、一対のサイドプレート１２０は、アルミニウムを含む金属材料で構成されてもよく、インサート成形（ｉｎｓｅｒｔ ｍｏｌｄｉｎｇ）によりアルミニウムと高分子合成樹脂とを組み合わせた材料で構成され得る。
【0071】
一対の一体型エンドカバー１３０は、複数のセルユニット１１０の長手方向（図中のＸ軸方向）の両端部にそれぞれ配置されて複数のセルユニット１１０を支持し、複数のセルユニット１１０に含まれるバッテリーセル１０５の端子部を一体的に覆うように構成され得る。
【0072】
すなわち、一体型エンドカバー１３０の各々は、サイド方向における一方の端が一対のサイドプレート１２０のうちの一方の第１のサイドプレートに結合され、サイド方向の他方の端が一対のサイドプレート１２０のうちの他方の第２のサイドプレートに結合されて、複数のセルユニット１１０に含まれるバッテリーセル１０５の端子部を一体的に覆うように構成され得る。この場合、一体型エンドカバー１３０は、複数のセルユニット１１０にそれぞれ対応する位置にベント孔１３２ａを備え得る。このような一体型エンドカバー１３０は、アルミニウムを含む金属材料または高分子合成樹脂で構成されてもよく、インサート成形によってアルミニウムを含む金属材料と高分子合成樹脂とを組み合わせた材料で構成され得る。
【0073】
バッテリーアセンブリ１００は、このような一体型エンドカバー１３０が適用されることにより、セルユニット１１０ごとに適用され、当該セルユニット１１０に含まれるバッテリーセル１０５の端子またはバスバー部分を覆う個々のエンドカバーを省略することができ、製造工程を簡素化することができる。
【0074】
ハンドルユニット１４０は、バッテリーアセンブリ１００を運搬する運搬者によって把持されるように構成されてもよいし、バッテリーアセンブリ１００を持ち上げたり搬送したりする所定の搬送装置と接続されるように構成され得る。
【0075】
このようなハンドルユニット１４０は、一対のサイドプレート１２０に着脱可能に結合するように構成され得る。また、ハンドルユニット１４０は、所定の強度を有する金属材料、高分子合成樹脂、またはこれらの組み合わせで構成され得る。
【0076】
上述のバッテリーアセンブリ１００は、積層されるセルユニット１１０の数を増やすことで拡張可能である。
【0077】
図３に詳細に示すように、バッテリーアセンブリ１００の一対のサイドプレート１２０と一対の一体型エンドカバー１３０とは、相互に結合して、複数のセルユニット１１０をブロック化又はグループ化することができる。このために、一体型エンドカバー１３０は、端子カバー部１３２、第１の結合部１３４ａ及び第２の結合部１３４ｂを含み得る。
【0078】
端子カバー部１３２は、複数のセルユニット１１０に含まれるバッテリーセル１０５の端子部（電極リード部分）を一括して覆うように構成され得る。このような端子カバー部１３２は、各セルユニット１１０に対応する位置ごとにベント孔１３２ａを備え得る。
【0079】
第１の結合部１３４ａは、端子カバー部１３２から第１のサイドプレート１２０ａ側に延びて、第１のサイドプレート１２０ａのエンドカバー結合部１２４と結合するように構成され得る。この場合、第１の結合部１３４ａとエンドカバー結合部１２４とは、ボルトやリベットなどの締結部材によって結合され得る。
【0080】
第２の結合部１３４ｂは、端子カバー部１３２から第２のサイドプレート１２０ｂ側に延びて、第２のサイドプレート１２０ｂのエンドカバー結合部１２４と結合するように構成され得る。この場合、第２の結合部１３４ｂとエンドカバー結合部１２４とは、ボルトやリベットなどの締結部材によって結合され得る。
【0081】
一方、ハンドルユニット１４０は、対応するサイドプレート１２０のハンドル結合部１２６に着脱（結合と分離）可能な様々な方法で結合され得る。
【0082】
図４に示すように、一体型エンドカバー１３０の第１の結合部１３４ａは、第１のサイドプレート１２０ａのエンドカバー結合部１２４と締結部材Ｂによって結合され得る。
【0083】
また、一体型エンドカバー１３０は、セルユニット支持部１３６を含み得る。セルユニット支持部１３６は、ベント孔１３２ａを有する端子カバー部１３２から複数のセルユニット１１０の底面まで延びて、複数のセルユニット１１０を支持するように構成され得る。この場合、セルユニット支持部１３６は、複数のセルユニット１１０に設けられたバスバーフレーム１７０の下端を支持するように構成され得る。
【0084】
このように、各々が少なくとも１つのバッテリーセル１０５を含むセルユニット１１０を、一対のサイドプレート１２０及び一体型エンドカバー１３０にブロック化して固定することにより、バッテリーパック１０に装着されるバッテリーセル１０５の取り扱い及び装着を容易にするとともに、バッテリーセル１０５の装着に必要な構造体を簡素化及び軽量化し、製造コストを低減することができる。
【0085】
以上説明したバッテリーパック１０によれば、セルカバー１５０を含む一実施形態によれば、複数のバッテリーセル１０５を、上下方向に立てられた状態で水平方向に並んで積層する構成を容易に実現することができる。
【0086】
さらに、本発明の一実施形態によれば、バッテリーセル１０５をモジュール化することなくパックケース１２に直接収容するので、バッテリーモジュール用のモジュールケース等が不要なバッテリーパック１０を製造することができる。したがって、このようなモジュールケースが占めるスペースを減らすことにより、より多くのバッテリーセル１０５をパックケース１２の内部に配置することができる。したがって、バッテリーパック１０のエネルギー密度をさらに向上させることができるという効果がある。特に、パウチ型バッテリーセルのように、軟質ケースを有するバッテリーセル１０５をバッテリーパック１０のパックケース１２に直接組み付けることにより、バッテリーパック１０の空間活用率を最大化し、かつ、エネルギー容量を大幅に向上させることができる。
【0087】
また、バッテリーセル１０５をセルカバー１５０で包み込むことにより、バッテリーセル１０５を容易に強固なものとすることで、パックケース１２の内部で直接積層する構造を容易に実現することができる。したがって、バッテリーパック１０の組立性や機械的安定性などを向上させることができる。
【0088】
【0089】
【0090】
セルカバー１５０は、少なくとも１つのバッテリーセル１０５の外部を部分的に包み込むように構成され得る。すなわち、セルカバー１５０は、バッテリーパック１０に含まれる複数のバッテリーセル１０５のうちの少なくとも一つのバッテリーセル１０５を包み込むように構成され得る。また、セルカバー１５０は、バッテリーセル１０５を少なくとも部分的に包み込むように設けられ得る。さらに、セルカバー１５０は、少なくとも１つのバッテリーセル１０５を起立状態で支持するように構成され得る。
【0091】
例えば、図６に示すように、セルカバー１５０は、３つのバッテリーセル１０５の外部を部分的に包みながら当該バッテリーセル１０５を起立状態で支持するように構成され得る。
【0092】
各バッテリーセル１０５は、図６に示すように、２つの広い面を有し、バッテリーセル１０５がパウチ型バッテリーセルである場合、このような広い面のエッジ（縁）部分には、パウチ外装材のシール部や折れ曲がった部分が形成され得る。したがって、一般に、パウチ型バッテリーセルを、狭い面を下にして上下方向に立てられた状態で積層することは困難である。しかしながら、本発明によるバッテリーパック１０では、セルカバー１５０は、１つ又はそれ以上のバッテリーセル１０５を包みながら、包み込まれたバッテリーセル１０５の立てられた状態、すなわち起立状態を支持するように構成され得る。
【0093】
このために、セルカバー１５０は、図７に詳細に示すように、少なくとも１つのバッテリーセル１０５の一方の側面を覆う第１のカバー部１５２と、少なくとも１つのバッテリーセル１０５の他方の側面を覆う第２のカバー部１５４と、第１のカバー部１５２と第２のカバー部１５４とを連結し、少なくとも１つのバッテリーセル１０５の上側エッジ部を覆う第３のカバー部１５６と、を含み得る。この場合、ベント孔１６０は、セルカバー１５０の第３のカバー部１５６に設けられ得る。
【0094】
例えば、セルカバー１５０は、少なくとも１つのバッテリーセル１０５の３つの面を取り囲む「コ」字形状、「ｕ」字形状又は「ｎ」字形状に形成され得る。セルカバー１５０は、複数のバッテリーセル１０５が上下方向に立てられた状態で水平方向に積層できるように構成され得る。例えば、先に説明したバッテリーパック１０の実施形態と同様に、複数のセルユニット１１０を水平方向（Ｙ軸方向）に互いに積層し、各セルカバー１５０が１つ又はそれ以上のバッテリーセル１０５を包み込む形状に形成され得る。この場合、セルカバー１５０によって、複数のバッテリーセル１０５がそれぞれ立てられた状態で水平方向に並んで積層された構成が安定的に保持され得る。
【0095】
また、セルカバー１５０が少なくとも１つのバッテリーセル１０５の３つの面を取り囲むようにすることで、各セルユニット１１０について、バスバーや各ユニットの端子を、各セルカバー１５０で取り囲まれていない側面に配置する構成を容易に実現することができる。
【0096】
パウチ型バッテリーセルのようなバッテリーセル１０５は、略６面体として形成されているといえる。また、６つの面のうちの２つの面に電極リード１０７、すなわち、負極リード及び正極リードがそれぞれ形成され得る。そして、セルカバー１５０は、６面体のバッテリーセル１０５の６つの面のうち、電極リード１０７が形成された２つの面を除く残りの４つの面のうちの３つの面の少なくとも一部を包み込むように設けられる。
【0097】
本発明のこのような実施形態によれば、セルカバー１５０の露出した側面（電極リード１０７が形成された部分）に火炎等の排出方向を誘導することができる。例えば、前記実施形態によれば、電極リード１０７が位置するセルカバー１５０の前方側及び後方側が開放されているので、このような開放された方向に火炎等が排出されるようにすることができる。特に、上記のようにセルカバー１５０の前方及び後方が開放された形状に形成された場合、バッテリーセル１０５の長手方向に沿ったディレクショナルベンティング（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｖｅｎｔｉｎｇ）を容易に実現することができる。または、セルカバー１５０の下端または上端が開放された形状に形成された場合、セルカバー１５０の下端または上端の開放された側面（開放端）へのディレクショナルベンティングを実現することもできる。
【0098】
パウチ型バッテリーセルでは、シール部としての上側エッジ部は、未シール部としての下側エッジ部よりも高温のガスや火炎の排出に相対的に弱い可能性がある。しかしながら、前記実施形態によれば、シール部である上側エッジ部がセルカバー１５０に対面するように配置されており、この方がディレクショナルベンティングにさらに有利であり得る。
【0099】
図示例では、第３のカバー部１５６は、内部に収容されたバッテリーセル１０５の上側エッジ部の上部を包み込むように構成され得る。
【0100】
第１のカバー部１５２は、第３のカバー部１５６の一方の端から下方に延びる形状に形成され得る。例えば、第１のカバー部１５２は、第３のカバー部１５６の左側端部から下方に長く延びる形状に形成され得る。第１のカバー部１５２は、内部に収容されたバッテリーセル１０５の広い面を包み込むように構成され得る。
【0101】
第２のカバー部１５４は、第１のカバー部１５２から水平方向に離間して配置され得る。また、第２のカバー部１５４は、第３のカバー部１５６の他方の端から下方に延びる形状に形成され得る。例えば、第２のカバー部１５４は、第３のカバー部１５６の右側端部から下方に長く延びるように構成され得る。さらに、第２のカバー部１５４は、内部に収容されたバッテリーセル１０５の広い面を包み込むように構成され得る。前記実施形態において、第３のカバー部１５６、第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４によって内部空間が画定され得る。そして、セルカバー１５０は、このように画定された内部空間に１つ又はそれ以上のバッテリーセル１０５を収容し得る。
【0102】
図示例において、セルカバー１５０は、包み込まれたバッテリーセル１０５の少なくとも一側、特に下側がパックケース１２に向かって露出する開放部を形成するように、バッテリーセル１０５を部分的に包み込んでいる。このような本発明の一態様によれば、バッテリーパック１０の冷却効率をより向上させることができる。特に、本発明の一実施形態の場合、各バッテリーセル１０５の一部がパックケース１２に直接露出できるので、各バッテリーセル１０５の熱がパックケース１２を介して外部に効果的に排出され得る。
【0103】
本発明のこのような実施形態によれば、１つのセルカバー１５０で１つ又はそれ以上のバッテリーセル１０５を支持し保護する構成を容易に実現することができる。特に、前記実施形態によれば、バッテリーセル１０５の下側エッジ部は、セルカバー１５０の開放端に隣接して位置していて、セルカバー１５０によって包み込まれることなく、パックケース１２に対向し、パックケース１２と直接対面接触し得る。したがって、セルカバー１５０によって包み込まれたバッテリーセル１０５の熱が迅速かつ円滑に下部のパックケース１２側に排出され得る。したがって、バッテリーパック１０の冷却性能をより効果的に確保することができる。
【0104】
特に、このような構成は、主にパックケース１２の下部において冷却が行われる場合、より効果的に実施され得る。例えば、電気自動車に装着されるバッテリーパックの場合、車体の下部に装着されるので、主にパックケース１２の下部において冷却が行われる得る。この場合、前記実施形態のように、各バッテリーセル１０５の下側エッジ部がパックケース１２に対面して接触する場合、各バッテリーセル１０５からパックケース１２側へ速やかに熱が伝達され、冷却性能がより向上することができる。
【0105】
また、前記実施形態によれば、熱暴走等の状況でバッテリーセル１０５から高温のガスや火炎等が排出された場合に、排出されたガスや火炎が上方に向かうことを効果的に防止することができる。特に、電気自動車等のように、バッテリーパック１０の上側に乗員が位置する場合、前記実施形態によれば、ガスや火炎等が乗員側に向かうことを抑制又は遅延させることができる。
【0106】
セルカバー１５０は、一体的に構成され得る。この場合、セルカバー１５０は、板状の金属プレートを折り曲げることで構成され得る。すなわち、セルカバー１５０は、折れ曲がった一枚のプレートで形成されたものであり得る。
【0107】
セルカバー１５０は、１枚の板材に対して両端部が同じ方向に折れ曲がることにより、１つ以上のバッテリーセル１０５を包み込む形状に形成され得る。特に、１つのセルカバー１５０が、第１のカバー部１５２、第２のカバー部１５４及び第３のカバー部１５６を備える場合、第１のカバー部１５２、第２のカバー部１５４及び第３のカバー部１５６は、１枚のプレートで構成され得る。この場合、セルカバー１５０は、複数の構成要素を一体化したものであるといえる。
【0108】
ここで、各構成要素は折り曲げ部によって区分できる。特に、１枚のプレートに２つの折り曲げ部を形成し得る。そして、このような２つの折り曲げ部を基準にして、第１のカバー部１５２、第２のカバー部１５４及び第３のカバー部１５６を区分し得る。特に、１枚のプレートにおいて、中央部分に第３のカバー部１５６を形成し、そのような第３のカバー部１５６を中心として両側部を下方にベンディングやフォールディングすることにより、第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４を形成し得る。このように、セルカバー１５０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、プレス成形（ｐｒｅｓｓ ｆｏｒｍｉｎｇ）やロール成形（ｒｏｌｌ ｆｏｒｍｉｎｇ）等の様々な方法で実現することができる。
【0109】
本発明のこのような実施形態によれば、セルカバー１５０の製造をより簡素化することができる。また、簡素化された構造を有するセルカバー１５０は、パウチ外装材のような、バッテリーセル１０５のケースよりも高い剛性を有する金属材料で構成されてもよく、これにより、セルカバー１５０によって覆われた少なくとも１つのバッテリーセル１０５を外部からの衝撃や振動から保護することができる。のみならず、この場合、セルカバー１５０による熱伝導性能がより向上し、冷却性能がさらに向上することができる。
【0110】
例えば、セルカバー１５０は、加工が容易で耐食性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ）を含む材料で構成され得る。また、セルカバー１５０は、剛性確保のために、ＳＵＳ以外の様々な材料で構成され得る。特に、セルカバー１５０は、金属材料で構成され得る。例えば、クロム（ＣＲ）系の金属材料で構成され得る。このような金属材料は、バッテリーセル１０５の積層状態をより安定的に保持し、バッテリーセル１０５を外部衝撃からより安全に保護することができる。また、例示したように、セルカバー１５０がＳＵＳなどのスチール材料で構成された場合、融点が高いため、バッテリーセル１０５から火炎が発生した場合にも全体として安定した構造を保持することができる。特に、スチール材料は、アルミニウム材料よりも融点が高いため、バッテリーセル１０５から噴出される火炎によって溶融することがなく、安定した形状を保持することができる。したがって、バッテリーセル１０５間の火炎の伝播を防止または遅延させる効果、ベントを制御する効果等を優秀に達成することができる。
【0111】
セルカバー１５０は、内側面に形成された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）及びゴムのいずれか１つの絶縁性材料をコーティング、塗布又は付着させてなるものであり得る。このような本実施形態によるセルカバー１５０の絶縁コーティング層の構成によれば、最小限のコーティング量で絶縁コーティング効果を最大化することができる。また、絶縁コーティング層がセルカバー１５０の内側面に適用されているので、バッテリーセル１０５とセルカバー１５０との間の絶縁性を高めることができる。
【0112】
一方、図５及び図６には図示されていないが、セルユニット１１０は、セルカバー１５０をクランプ（ｃｌａｍｐｉｎｇ）するように構成されたクランプ部材をさらに含み得る。前記クランプ部材は、少なくとも１つのバッテリーセル１０５が挿入されたセルカバー１５０をクランプして、セルカバー１５０の両端部（第１のカバー部１５２の端部と第２のカバー部１５４の端部）の間が離間したり、挿入されたバッテリーセル１０５がセルカバー１５０から離脱したりすることを防止するように構成され得る。
【0113】
このようなクランプ部材は、テープで構成されてもよく、弾性を有する金属材料で構成されてもよい。特に、テープは、基材層と、基材層の表面に形成された接着層とを備え得る。
【0114】
前記クランプ部材は、セルカバー１５０によって包み込まれていないバッテリーセル１０５の外側に位置し得る。例えば、セルカバー１５０は、バッテリーセル１０５の下端部を包み込むことなく外部に露出させるように構成され得る。この場合、前記クランプ部材は、バッテリーセル１０５を包み込むことなく外部に露出させたセルカバー１５０の下端部に取り付けられ得る。
【0115】
前記クランプ部材は、１つのセルユニット１１０に複数含まれ得る。例えば、第１のカバー部１５２の端部と第２のカバー部１５４の端部とを結合するために、３つのクランプ部材が前後方向（図面のＸ軸方向）に離間して配置され得る。ここで、前後方向は、バッテリーセル１０５の積層方向と直交する水平方向を指すといえる。
【0116】
前記実施形態によれば、１つのセルユニット１１０において、セルカバー１５０の端部が離間することを防止することができる。したがって、パックケース１２の内部におけるセルカバー１５０及びバッテリーセル１０５の収容状態を安定的に保持することができる。特に、前記実施形態によれば、セルカバー１５０の自立構成を安定的に保持することができる。
【0117】
一方、図６には、１つのセルカバー１５０によって覆われるバッテリーセル１０５が３つであることが示されているが、セルカバー１５０によって覆われるバッテリーセル１０５の数は、３つよりも少ない、例えば１つ、３つよりも多い、例えば５つなど、セルカバー１５０のスケール（規模）に応じて様々に変化し得る。セルカバー１５０によって包み込まれるバッテリーセル１０５の数を変化させる構成が容易に実現できる。特に、本発明の一実施形態によれば、セルカバー１５０の幅（第３のカバー部１５６のＹ軸方向に沿った幅）を変化させることにより、セルカバー１５０によって収容される単位セルの数を容易に変化させることができる。したがって、この場合、１つのセルカバー１５０による容量や出力の変更を容易に行うことができる。
【0118】
セルカバー１５０をより詳細に説明すると、セルカバー１５０は、少なくとも１つのバッテリーセル１０５を覆って支持することができる。このため、セルカバー１５０は、第１のカバー部１５２、第２のカバー部１５４及び第３のカバー部１５６を含み得る。
【0119】
セルカバー１５０が１つのバッテリーセル１０５を覆う場合、第１のカバー部１５２は、そのバッテリーセル１０５の一方の側面を覆い得る。第２のカバー部１５４は、そのバッテリーセル１０５の他方の側面を覆い得る。第３のカバー部１５６は、第１のカバー部１５２と第２のカバー部１５４とを連結し、そのバッテリーセル１０５の上側エッジ部を覆い得る。
【0120】
セルカバー１５０が２つ以上のバッテリーセル１０５を覆う場合、第１のカバー部１５２は、２つ以上のバッテリーセル１０５のうち、左側の最外側のバッテリーセル１０５の一方の側面を覆い得る。第２のカバー部１５４は、２つ以上のバッテリーセル１０５のうち、右側の最外側のバッテリーセル１０５の他方の側面を覆い得る。第３のカバー部１５６は、第１のカバー部１５２と第２のカバー部１５４とを連結し、２つ以上のバッテリーセル１０５の上側エッジ部を覆い得る。
【0121】
図６に示すように、セルカバー１５０の第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４の上下方向の長さＬ１は、バッテリーセル１０５の上下方向の長さ（Ｌ２よりも長尺であり得る。第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４の面積がバッテリーセル１０５の面積よりも大きく設けられているので、バッテリーセル１０５の保護効果及び安全性を最大限に確保することができる。第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４の上下方向の長さＬ１は、互いに同じであり得る。この場合、セルカバー１５０の自立構成をより容易に実現することができる。
【0122】
特に、セルカバー１５０は、図７に示すように、両側面の高さがバッテリーセル１０５の高さよりもｍ１に見合う分だけ高くなるように構成されてもよく、ｍ１＋ｍ２に見合う分だけ高くなるように構成されてもよい。
【0123】
まず、少なくとも１つのバッテリーセル１０５は、セルカバー１５０の第１のカバー部１５２と第２のカバー部１５４との間に配置されるが、第３のカバー部１５６との間に所定の空間が形成されるように、第３のカバー部１５６からｍ１に見合う分だけ離間して配置され得る。このような所定の空間が前述のベント空間である。すなわち、ベント空間がバッテリーセル１０５と第３のカバー部１５６との間に設けられ得る。
【0124】
パウチ型バッテリーセルは、軽量で電解液の漏れ（ｌｅａｋａｇｅ）の可能性が少なく、形状が柔軟であるため、より小さな体積及び質量で同じ容量の二次電池を実現できるという利点がある一方で、過熱による爆発の危険性があるため、安全性の確保が大きな課題の１つとなっている。パウチ型バッテリーセルの過熱は様々な原因から発生するが、一例として、パウチ型バッテリーセルを介して限界以上の過電流（ｏｖｅｒｃｈａｒｇｅ）が流れる場合が挙げられる。過電流が流れれば、パウチ型バッテリーセルがジュール熱によって発熱するため、バッテリーセルの内部温度が急激に上昇する。急激な温度上昇により電解液の分解反応が起こり、ガスが発生する可能性がある。これにより、パウチ外装材の内部圧力が上昇し、一種の膨張現象であるスウェリング現象が発生して、二次電池が爆発するなどの深刻な問題を引き起こす可能性がある。この過電流に加え、高温への暴露、外部からの衝撃などによってパウチ型バッテリーセル内部でガスが発生した場合、二次電池の安全性を確保するために効果的なガス排出を行う必要がある。二次電池内部で発生したガスを外部に排出することをベントという。本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０に含まれるセルカバー１５０は、バッテリーセル１０５と第３のカバー部１５６との間の離間空間にベントガスが排出可能に構成されており、二次電池の安全性を確保できるようにする。
【0125】
この場合、少なくとも１つのバッテリーセル１０５は、第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４の内側面に接着固定され得る。接着用の部材は、熱伝導性を有し得る。このような接着により、セルカバー１５０はバッテリーセル１０５に強固に結合され、また、バッテリーセル１０５から発生する熱をバッテリーセル１０５の外部に排出するのに役立つことができる。また、バッテリーセル１０５と第３のカバー部１５６との間の離間を維持できるので、ベント空間を維持することができる。
【0126】
また、セルカバー１５０の第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４は、それらの間に配置された少なくとも１つのバッテリーセル１０５よりもｍ２に見合う分だけ長く下方に延び得る。
【0127】
第１のカバー部１５２の端部のうち第３のカバー部１５６と接続されていない端部Ｃ１、及び、第２のカバー部１５４の端部のうち第３のカバー部１５６と接続されていない端部Ｃ１は、バッテリーセル１０５の下側がパックケース１２に向かって露出する開放部を形成する。
【0128】
【0129】
図８に示すように、バッテリーパック１０は、セルユニット１１０と熱接触してセルユニット１１０を冷却するヒートシンク２００をさらに含み得る。ここで、ヒートシンク２００とは、直接的または間接的な熱接触によって他の物体から熱を吸収及び放散する物体を意味する。このようなヒートシンク２００は、図１に示すパックケース１２の底面に配置され得る。
【0130】
装着された状態で、特にセルカバー１５０がヒートシンク２００と接触していてもよい。この場合、セルカバー１５０がバッテリーセル１０５の熱をヒートシンク２００に伝達する冷却フィンの役割を果たすことにより、バッテリーパックの製造工程を簡素化及び効率化するとともに、バッテリーセル１０５の冷却性能をさらに向上させることができる。
【0131】
また、ヒートシンク２００は、セルカバー１５０の両端部（第１のカバー部１５２の端部Ｃ１及び第２のカバー部１５４の端部Ｃ１）が挿入されて固定される固定溝２１０を備え得る。固定溝２１０は、セルカバー１５０の端部形状に対応するスリット（ｓｌｉｔ）形状を有し得る。固定溝２１０は、セルカバー１５０の端部に対応する位置及び形状でヒートシンク２００の上端に形成され得る。１つの固定溝２１０には、セルカバー１５０の端部の１つ以上が嵌め込まれ得る。本発明のこのような実施形態によれば、セルカバー１５０とヒートシンク２００との間の結合性がより向上することができる。したがって、バッテリーパック１０に加わる振動や衝撃、またはバッテリーセル１０５のスウェリング発生時などの状況においても、セルカバー１５０とその内部に収容されたバッテリーセル１０５の積層状態を安定的に保持することができる。また、前記実施形態によれば、セルカバー１５０が左右方向（Ｙ軸方向）に移動することを効果的に防止することができる。さらに、前記実施形態によれば、セルカバー１５０とヒートシンク２００との間の嵌合構成により、セルカバー１５０の組み付け位置が案内され得る。したがって、この場合、バッテリーパック１０の組付性をさらに向上させるこができる。
【0132】
セルカバー１５０の両端部は、ヒートシンク２００に向かって延び得る。また、セルカバー１５０の両端部は、第１のカバー部１５２と第２のカバー部１５４との間に配置された少なくとも１つのバッテリーセル１０５とヒートシンク２００との間に、ディレクショナルベンティングのための追加のベント空間ＤＶ２が形成されるように、当該バッテリーセル１０５の端部よりもヒートシンク２００に向かって長く延び得る。
【0133】
次に、図９に示すように、セルユニット１１０は、セルカバー１５０の両端部がヒートシンク２００の固定溝２１０に挿入されることで固定され得る。このように、セルカバー１５０は、少なくとも一側端部がヒートシンク２００に嵌合される形状に形成され得る。具体的には、セルカバー１５０の下端部は、固定溝２１０に嵌め込まれることにより締結固定され得る。その結果、バッテリーセル１０５の上方及び下方に、熱交換及びガスベントが可能なベント空間ＤＶ１、ＤＶ２がそれぞれ形成されることにより、バッテリーセル１０５の効率的な冷却及びディレクショナルベンティングが可能となる。
【0134】
また、複数のセルカバー１５０がバッテリーパック１０に含まれ得る。複数のセルカバー１５０を含む場合、図９に示すように、複数のセルカバー１５０同士は互いに離間して配置され得る。例えば、複数のセルカバー１５０同士は、Ｙ軸方向に離間して配置され得る。離間空間があるので、セルカバー１５０同士間の直接的な熱伝達を遮断することができる。また、離間空間があるので、バッテリーパック１０を構成するのに必要な別部材を挿入することができる。あるいは、複数のセルカバー１５０の間の空間の少なくとも一部に、断熱パッドや火炎抑制パッドなどを介在させ得る。このような断熱パッドや火炎抑制パッドは、いずれか１つのセルカバー１５０内で発生し得る熱や火炎が他のセルカバー１５０側に伝達されて他のバッテリーセル１０５に影響を及ぼすことを防止することができる。火炎抑制パッドは、塩化ビニル樹脂などの耐熱性樹脂、シリコンやセラミックなどの材料、または、耐熱性樹脂とセラミック又はガラスフィラーとの複合体、あるいは、絶縁被覆を施した金属板などで形成され得るが、これは例示的なものであり、難燃性材料であれば十分である。少なくともバッテリーセル１０５が熱暴走する温度（例えば、１５０℃～２００℃）までは分解、溶解、着火しない材料で構成されることが望ましい。
【0135】
また、バッテリーパック１０に複数のセルカバー１５０が積層されて含まれる場合、セルカバー１５０の間に接着部材を介在させ得る。例えば、２つのセルカバー１５０が互いに対面する部分に接着部材を介在させてそれらの間を接着固定し得る。このような接着構成により、複数のセルカバー１５０間のより強固な接続構成を実現することができる。
【0136】
バッテリーセル１０５とセルカバー１５０との間には、バッテリーセル１０５とセルカバー１５０との間の離間空間として形成される前述のベント空間ＤＶ１が設けられている。また、バッテリーセル１０５とヒートシンク２００との間にも、バッテリーセル１０５とヒートシンク２００との間の離間空間として形成される追加のベント空間（ＤＶ２が設けられている。このような本発明の一態様によれば、特定のバッテリーセルにおいて熱暴走が発生した場合に、熱的事象に効果的に対応することができる。特に、本発明によれば、火炎を発生させる３つの要素（燃料、酸素、発火源）のうち、発火源に相当する熱の蓄積や排出を遮断または適切に制御することができる。さらに、本発明によれば、熱の蓄積を遮断し、火炎の排出を防止するために、ベントガスの排出制御とディレクショナルベンティングを可能にするベント空間ＤＶ１、ＤＶ２を、単に、バッテリーセル１０５の高さよりも高い両側面の高さを有するセルカバー１５０を含む構成によって容易に実現することができる。
【0137】
バッテリーセル１０５の上方及び下方には、それぞれ熱交換及びガスベントが可能なベント空間ＤＶ１、ＤＶ２が形成されており、これらのベント空間ＤＶ１、ＤＶ２のガスは、セルカバー１５０の露出した側面に排出することができる。のみならず、ベント空間ＤＶ１、ＤＶ２は、各セルユニット１１０内にセルユニット１１０ごとに設けられる。この場合、いずれか１つのバッテリーセル１０５で熱暴走が発生したとしても、そのバッテリーセル１０５で発生した火炎やガスは、セルカバー１５０のベント空間ＤＶ１、ＤＶ２及びそれに連通するセルカバー１５０の露出した側面にのみ排出することができる。したがって、熱暴走が発生したバッテリーセル１０５の側面に隣接して配置された他のセルカバー１５０によって包み込まれた他のバッテリーセル１０５に火炎やガスが伝播することはない。すなわち、いずれか1つのバッテリーセル１０５で熱暴走が発生しても、他のバッテリーセル１０５への熱暴走の影響を最小限に抑えることができる。セルユニット１１０間の火炎やガスの伝播が確実に防止される。このように、本発明によれば、バッテリーセル１０５の効率的な冷却とディレクショナルベンティングが可能となる。
【0138】
一方、一般的なバッテリーパックでは、異なる構成要素間の熱伝達性能を向上させるために、サーマルレジンが使用される。サーマルレジンは、部材間の接触の熱抵抗を低減するためのものである。万が一、バッテリーセル１０５として、ＬＦＰパウチセルのような、より安全性を高めたセルを用いれば、本発明のバッテリーパック１０は、サーマルレジンを省略できるほど効率よく冷却することができる。したがって、サーマルレジンの省略による製造コストの低減効果も期待できる。
【0139】
図１０は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの主な構成を概略的に示す斜視図であり、図１１は、本発明の他の実施形態によるセルユニットの構成を概略的に示す斜視図であり、図１２は、本発明の他の実施形態によるセルユニットの概略的な断面図である。なお、先の実施形態と同一の構成要素については、同一又は類似の参照符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
【0140】
【0141】
パックケース１２’は、内部に空き空間洞が形成されており、複数のセルユニット１１０’を収容し得る。例えば、パックケース１２’は、パックトレイ１４とパックカバー１６とを備え得る。パックトレイ１４は、上端が開放された箱状に形成されており、内部空間に複数のセルユニット１１０’を収容し得る。また、パックカバー１６は、パックトレイ１４の上端開放部を覆う蓋の形状に形成され得る。この場合、パックカバー１６は、下端が開放された箱状に形成され得る。
【0142】
セルユニット１１０’は、前述のセルユニット１１０と同様に、バッテリーセル１０５と、バッテリーセル１０５を部分的に包み込んで支持するセルカバー１５０’とを含み得る。図１１に示すように、セルカバー１５０’は、パックケース１２’の内部空間においてバッテリーセル１０５を包み込むように構成され得る。
【0143】
セルカバー１５０’は、図１０の実施形態において、パックトレイ１４の底面に直接的に載置され得る。この場合、セルカバー１５０’の一部、例えば、セルカバー１５０’の下端部がパックトレイ１４の底面と直接的に接触して載置され得る。そして、セルカバー１５０’は、このようにして下端部が載置された場合、載置状態が安定的に保持されるように構成され得る。
【0144】
セルカバー１５０’は、包み込まれたバッテリーセル１０５の少なくとも一側が外部に露出するように、バッテリーセル１０５を部分的に包み込む形状に形成され得る。すなわち、セルカバー１５０’は、バッテリーセル１０５を全体として完全に包み込むのではなく、一部分のみを包み込む形状に形成され得る。特に、セルカバー１５０’は、バッテリーセル１０５の下側エッジ部がパックケース１２’に向かって露出するように構成され得る。
【0145】
このような実施形態によれば、バッテリーセル１０５の下側エッジ部がパックトレイ１４の底面に直接対面して接触できるため、バッテリーパック１０’の冷却性能をより効果的に確保することができる。すなわち、各バッテリーセル１０５から放出された熱が直接パックケース１２’に伝達される可能性があり、その結果、冷却性能が向上する。また、この場合、バッテリーセル１０５とパックケース１２’との間に別途の冷却構造を設ける必要がないため、効率的な冷却性能を実現することができる。さらに、この場合、バッテリーセル１０５の間に空気などの冷媒が流入するための空間が設けられないこともある。一方、バッテリーパック１０’において、互いに異なる構成要素同士間の熱伝達性能を高めるために、ＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）が介在し得る。例えば、バッテリーセル１０５とセルカバー１５０’との間、セルカバー１５０’とパックケース１２’との間、及び／又はバッテリーセル１０５とパックケース１２’との間にＴＩＭが充填され得る。この場合、バッテリーパック１０’の冷却性能がさらに向上することができる。
【0146】
ＴＩＭは、部材間の接触熱抵抗を低減するためのものである。冷却が重要視されるバッテリーパックにこいては、このように、接触熱抵抗を最小化できる材料を用いてシステム全体の熱性能を改善する必要がある。ＴＩＭとしては、放熱グリース（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｇｒｅａｓｅ）、放熱シート、放熱パッド、熱伝導性接着剤、ＰＣＭ（相変化物質）など種々のものが挙げられる。具体例を挙げると、ＴＩＭは、放熱シリコン系接着剤（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｓｉｌｉｃｏｎｅ－ｂａｓｅｄ ｂｏｎｄ）、放熱シリコンパッド（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｐａｄ）及び放熱アクリル系接着剤（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｃｒｙｌｉｃ ｂｏｎｄ）のうちのいずれか１つであり得る。放熱シリコン系接着剤、放熱アクリル接着剤は、１液型又は２液型として市販されており、塗布又は注入の方法により互いに異なる構成要素の間に適用可能である。放熱シリコンパッドは、両面テープなどの基材フィルムとその上下部の離型紙を含むものであるため、離型紙を引き剥がした後の接着方式により互いに異なる構成要素の間に適用可能である。放熱シリコン系接着剤、放熱シリコンパッド、放熱アクリル接着剤は、通常の接着剤に比べて、熱伝導率が高いため、互いに異なる構成要素の間において熱伝達量及び熱伝達速度などをさらに高めることができる。したがって、本発明のこのような実施形態によれば、バッテリーセル１０５の熱排出性能をより向上させて、バッテリーパック１０’の冷却性能をより一層改善することができる。
【0147】
一方、セルユニット１１０’は、バッテリーセル１０５をセルカバー１５０’に容易に収容するための手段として、セルカバー１５０’にビーディング部を含むことを特徴とする。
【0148】
例えば、図１２に示すように、バッテリーセル１０５とセルカバー１５０’との間に前述のベント空間ＤＶ１が設けられており、これは前述の実施形態と同様であり、セルカバー１５０’は、バッテリーセル１０５の下側エッジ部の下側部分がセルカバー１５０’の内部空間方向に湾曲した形状の下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａを備え得る。
【0149】
すなわち、セルカバー１５０’は、セルカバー１５０と同様に第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４を含み、第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４が、バッテリーセル１０５を露出させる開放部に隣接する端部に形成された下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａをさらに含む。下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａは、バッテリーセル１０５に向かって内側に湾入している。
【0150】
また、セルユニット１１０’は、バッテリーセル１０５の下側エッジ部がセルカバー１５０’の最下端よりも上方に位置するようにして、図１２に「ｈ１」で示したように、バッテリーセル１０５の下側エッジ部がセルカバー１５０’の最下端よりも高く位置するように構成され得る。
【0151】
より具体的には、下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａは、第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４の下端部に設けられ、図１１に示すように、セルカバー１５０’の長手方向に沿って連続しており、第１のカバー部１５２の下端の下側ビーディング部１５２ａと、第２のカバー部１５４の下端の下側ビーディング部１５４ａとは、図１２に示すセルカバー１５０’の中央Ｃに対して対称的に設けられ得る。これにより、本実施形態によるセルカバー１５０’は、下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａにおいて、第１のカバー部１５２と第２のカバー部１５４との間の距離が狭くなるように構成され得る。
【0152】
したがって、例えば、第１のカバー部１５２と第２のカバー部１５４との間の間隔が僅かに広がるように第１のカバー部１５２と第２のカバー部１５４とを互いに反対方向に引っ張った状態で、バッテリーセル１０５の下側エッジ部が下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａの上方に位置するように挿入し、第１のカバー部１５２と第２のカバー部１５４とを元の状態に戻すと、図１２のように、下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａによって、バッテリーセル１０５の下部が「ｈ１」分だけ浮き上がった状態で支持され得る。図１２の実施形態のように、１つのセルカバー１５０’と３つのバッテリーセル１０５とで１つのセルユニット１１０’を形成する場合、バッテリーセル１０５は、互いに対面する面に接着シートが適用され得、最も外側のバッテリーセル１０５の一面と第１のカバー部１５２又は第２のカバー部１５４との間にも接着シートが適用され得る。この場合、最外側のバッテリーセル１０５は、下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａによって下部が支持されており、中央のバッテリーセル１０５は、第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４によって横方向に及ぼされる圧迫力と、最外側のバッテリーセル１０５との接着力とによって、下方向への離脱が防止され得る。
【0153】
このような実施形態によれば、バッテリーセル１０５がセルカバー１５０の下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａの真上で支持されるように組み立てをガイドすることができる。したがって、セルカバー１５０の第３のカバー部１５６とバッテリーセル１０５の上側エッジ部との間の離間空間であるベント空間ＤＶ１が良好に維持されると同時に、バッテリーセル１０５の下側エッジ部がセルカバー１５０の最下端よりも上方に位置するようにセルユニット１１０’を構成するための工程がより容易に行われ得る。
【0154】
一方、図１３に示すように、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１０’は、ヒートシンク２００’を備えるように構成され得る。特に、バッテリーパック１０’は、軽量化及び構成要素の簡素化のために、パックトレイ１４の底板に冷却水が流れる流路が設けられたヒートシンクの形態で備え得る。
【0155】
そして、本実施形態のセルカバー１５０’の構成によれば、バッテリーセル１０５は、下側エッジ部がセルカバー１５０’の下側開放部を通してセルカバー１５０’の下方に露出してパックトレイ１４の底板を向くように配置され得る。このようなバッテリーセル１０５の下側エッジ部とパックトレイ１４の底板との間には、サーマルレジン２２０を備え得る。したがって、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１０’は、各バッテリーセル１０５の熱を、各バッテリーセル１０５の下側エッジ部→サーマルレジン２２０→ヒートシンク２００’として機能するパックトレイ１４に放熱することができる。
【0156】
このような実施形態において、ヒートシンク２００’は、複数のバッテリーセル１０５の間に介在したサーマルレジン２２０を有する。ヒートシンク２００’の上面には、サーマルレジン２２０が塗布され得る。そして、このようにサーマルレジン２２０が塗布されたヒートシンク２００’の上面には、複数のセルユニット１１０’、すなわち、複数のバッテリーセル１０５及び複数のセルカバー１５０’が載置され得る。
【0157】
ここで、サーマルレジン２２０は、熱を伝導し、かつ接着性を有する材料から構成され得る。サーマルレジン２２０は、バッテリーセル１０５で発生した熱がヒートシンク２００’を介して放熱されるように、ヒートシンク２００’に熱を伝達することができる。のみならず、サーマルレジン２２０は接着性を有するので、セルカバー１５０’をヒートシンク２００’に構造的に結合させることができる。
【0158】
このような実施形態において、セルカバー１５０’が結合された複数のバッテリーセル１０５は、サーマルレジン２２０が塗布されたヒートシンク２００’の上面に直接的に載置され得る。この場合、複数のセルユニット１１０’は、サーマルレジン２２０によってヒートシンク２００’の上面に安定的に結合固定され得る。特に、各セルユニット１１０’に含まれるバッテリーセル１０５及びセルカバー１５０’は、上下方向（Ｚ軸方向）の長さが左右方向（Ｙ軸方向）の幅よりも長く形成され得る。したがって、バッテリーセル１０５及びセルカバー１５０’は、ヒートシンク２００’の上面に立った状態、すなわち、起立状態で載置されているといえる。この場合、サーマルレジン２２０は、セルカバー１５０’の起立状態をより安定的に保持することができる。
【0159】
また、セルカバー１５０’の下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａの構成によれば、図１３に示すように、いずれか１つのセルユニット１１０’の下側ビーディング部（例えば、左側の最外側のバッテリーセル１０５の下側ビーディング部１５４ａ）と、他の１つのセルユニット１１０’の下側ビーディング部（例えば、中央のバッテリーセル１０５の下側ビーディング部１５２ａ）との間に空気層２３０が形成され得る。このような空気層２３０は、セルユニット１１０’間の熱伝達率を低下させるように作用し得る。したがって、セルカバー１５０’の下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａの構成は、セルユニット１１０’間の熱伝播を防止する上で有利な効果が得られる。
【0160】
さらに、本実施形態によるセルカバー１５０’は、バッテリーセル１０５のスウェリングを防止するのにも有利に作用し得る。パウチ型バッテリーセルなどのバッテリーセル１０５のスウェリング時のスウェリング圧力は、下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａを伸ばす（まっすぐにする）方向に作用するが、このとき、下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａが弾性復元力を有することになり、前記弾性復元力はスウェリングを防止する方向に作用することになる。また、セルカバー１５０’の下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａがバッテリーセル１０５のスウェリング時の圧力を分散又は吸収することになるので、セルカバー１５０’のクラックの可能性を低減し、バッテリーセル１０５を押圧してスウェリング量を最小限に抑えるのに有利に作用することができる。
【0161】
【0162】
【0163】
図１４に示すように、本発明の他の実施形態によるセルユニット１１０’’に含まれるセルカバー１５０’’は、ビーディング部が上部側に設けられ得る。換言すると、本実施形態のセルカバー１５０’’は、第３のカバー部１５６と接続される第１のカバー部１５２の上端部及び第３のカバー部１５６と接続される第２のカバー部１５４の上端部に設けられる上側ビーディング部１５２ｂ、１５４ｂを含む。
【0164】
すなわち、セルカバー１５０’’は、前述のセルカバー１５０と同様に第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４を含み、第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４が、第３のカバー部１５６とバッテリーセル１０５との間に形成された上側ビーディング部１５２ｂ、１５４ｂをさらに含む。上側ビーディング部１５２ｂ、１５４ｂは、バッテリーセル１０５に向かって内側に湾入している。
【0165】
上側ビーディング部１５２ｂ、１５４ｂは、第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４の上端部に設けられ、下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａと同様に、セルカバー１５０’’の長手方向に沿って連続していてもよい。そして、第１のカバー部１５２の上端の上側ビーディング部１５２ｂと、第２のカバー部１５４の上端の上側ビーディング部１５４ｂとは、図１４に示すセルカバー１５０’’の中央Ｃに対して対称的に設けられ得る。これにより、本実施形態によるセルカバー１５０’’は、上側ビーディング部１５２ｂ、１５４ｂにおいて、第１のカバー部１５２と第２のカバー部１５４との間の距離が狭くなるように構成され得る。
【0166】
このような図１４の実施形態によれば、バッテリーセル１０５をセルカバー１５０’’に挿入する際に、図１４の「ｈ２」で示したように、第３のカバー部１５６とバッテリーセル１０５の上側エッジ部との間に一定の隙間（間隔）が生じやすくなる。また、バッテリーセル１０５のスウェリング時にセルカバー１５０’’に作用する応力が、主に第３のカバー部１５６と第１のカバー部１５２及び第２のカバー部１５４との接続部位に集中して、当該部分が最も破損する危険性が高いが、本実施形態によれば、バッテリーセル１０５のスウェリング時の応力を分散、吸収することができ、セルカバー１５０’’の破損を効果的に阻止することができる。
【0167】
さらに他の実施形態において、図１５に示すように、本発明のさらに他の実施形態によるセルユニット１１０’’’に含まれるセルカバー１５０’’’は、ビーディング部が上部側と下部側にそれぞれ設けられ得る。すなわち、本発明のさらに他の実施形態によるセルカバー１５０’’’は、第３のカバー部１５６と接続される第１のカバー部１５２の上端部及び第３のカバー部１５６と接続される第２のカバー部１５４の上端部に設けられる上側ビーディング部１５２ｂ、１５４ｂと、第１のカバー部１５２の下端部及び第２のカバー部１５４の下端部に設けられる下側ビーディング部１５２ａ、１５４ａと、を含む。このような図１５の実施形態は、前述の図１２による下側ビーディング部と、図１４による上側ビーディング部との両方の利点を有する実施形態といえる。
【0168】
また、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１０’は、パックケース１２’の内部空間に収容された制御モジュール１８をさらに含み得る。前述したバッテリーパック１０にも、このような制御モジュールがさらに含まれることはもちろんである。このような制御モジュール１８は、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）を含み得る。制御モジュール１８は、パックケース１２の内部空間に装着され、バッテリーセル１０５の充放電動作やデータの送受信動作などを統括的に制御するように構成され得る。制御モジュール１８は、モジュール単位ではなく、パック単位で配設され得る。より具体的には、制御モジュール１８は、パック電圧及びパック電流を用いてバッテリーセル１０５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。制御モジュール１８は、バッテリーパック１０’内のバッテリーセル１０５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。
【0169】
バッテリーパック１０’だけでなくバッテリーパック１０は、バッテリー遮断ユニット１９をさらに含み得る。バッテリー遮断ユニット１９は、バッテリーパック１０、１０’の電力容量と機能を管理するためにバッテリーセル１０５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、バッテリー遮断ユニット１９は、パワーリレー、電流センサー、ヒューズなどを含み得る。バッテリー遮断ユニット１９もまた、モジュール単位ではなく、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され得る。
【0170】
この他にも、本発明によるバッテリーパック１０、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、本発明の実施形態によるバッテリーパック１０、１０’の場合、作業者が手作業でサービスプラグを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、複数のバッテリーアセンブリ１００、１００’同士を繋ぎ合わせ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。
【0171】
一方、本発明の様々な実施形態によるバッテリーアセンブリ１００、１００’は、バッテリーパックに適用できることはもとより、別個のケースを有し、バッテリーパックやエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）のラック（ｒａｃｋ）に収容されるバッテリーモジュールにも適用することができる。
【0172】
図１６は、本発明の一実施形態による自動車Ｖを示す図である。
【0173】
図１６に示すように、本発明の一実施形態による自動車Ｖは、前述の様々な実施形態のうちのいずれか１つの実施形態による少なくとも１つのバッテリーアセンブリを含むバッテリーパック１０、１０’を含み得る。
【0174】
このように、自動車Ｖに配備されたバッテリーパック１０、１０’は、自動車Ｖの様々な動作に必要な電気エネルギーを提供することができる。ここで、自動車Ｖは、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車など、電気を駆動源として使用する所定の自動車を含み得る。また、自動車Ｖは、本発明によるバッテリーパック１０、１０’に加えて、自動車に含まれる他の様々な構成要素、例えば、車体やモータなどをさらに含み得る。
【0175】
バッテリーパック１０、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、１０’は、電気自動車のモータに駆動力を提供して自動車Ｖを駆動するための電気エネルギー源として使用することができる。この場合、バッテリーパック１０、１０’は、１００Ｖ以上の高い公称電圧を有する。
【0176】
バッテリーパック１０、１０’は、モータ及び／又は内燃機関の駆動に応じて、インバータによって充電又は放電され得る。バッテリーパック１０、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され得る。バッテリーパック１０、１０’は、インバータを介して自動車Ｖのモータに電気的に接続され得る。
【0177】
一方、本明細書においては、上、下、左、右、前、後などの方向を表す用語が使用されているが、これらの用語は説明の便宜上のものに過ぎず、対象となる物事の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、本発明の当業者にとって自明である。
【0178】
これまで本発明について具体的な実施形態を参考にして説明した。しかしながら、当業者であれば、本発明の技術的な範囲において様々な変形の実施形態が実現されることが可能であるということが明らかに理解できるであろう。よって、以上において開示されている実施形態は、限定的な視点ではなく、説明的な視点から考慮されるべきである。すなわち、本発明の真の技術的な思想の範囲は、特許請求の範囲に示されており、それと均等な範囲内にあるあらゆる相違点は、本発明に含まれるものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【0179】
１０、１０’ バッテリーパック
１２ パックケース
１００ バッテリーアセンブリ
１０５ バッテリーセル
１０７ 電極リード
１１０、１１０’ セルユニット
１５０、１５０’、１５０’’、１５０’’’ セルカバー
１５２ 第１のカバー部
１５４ 第２のカバー部
１５６ 第３のカバー部
１５２ａ、１５４ａ 下側ビーディング部
１５２ｂ、１５４ｂ 上側ビーディング部
２００、２００’ ヒートシンク
２１０ 固定溝
２２０ サーマルレジン
２３０ 空気層
ＤＶ１、ＤＶ２ ベント空間
Ｖ 自動車
１２ パックケース
１００ バッテリーアセンブリ
１０５ バッテリーセル
１０７ 電極リード
１１０、１１０’ セルユニット
１５０、１５０’、１５０’’、１５０’’’ セルカバー
１５２ 第１のカバー部
１５４ 第２のカバー部
１５６ 第３のカバー部
１５２ａ、１５４ａ 下側ビーディング部
１５２ｂ、１５４ｂ 上側ビーディング部
２００、２００’ ヒートシンク
２１０ 固定溝
２２０ サーマルレジン
２３０ 空気層
ＤＶ１、ＤＶ２ ベント空間
Ｖ 自動車
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【国際調査報告】