JP6570050B2 - バッテリパック - Google Patents

Description

本発明は、バッテリパックに係わる。

一般的に、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である。二次電池は、モバイル機器、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気自転車、無停電電源供給装置（uninterruptible power supply）などのエネルギー源として使用され、適用される外部機器の種類によって、単一バッテリセルの形態で使用されたり、あるいは多数のバッテリセルを連結し、１つの単位にまとめたバッテリパックの形態で使用される。

携帯電話のような小型モバイル機器は、単一電池の出力及び容量で、所定時間の間作動が可能であるが、電力消耗が多い電気自動車、ハイブリッド自動車のように、長期間駆動、高電力駆動が必要な場合には、出力及び容量の問題により、バッテリパックが好まれ、内蔵されたバッテリセルの個数を増やすことにより、出力電圧や出力電流を高めることができる。このとき、前記バッテリパックでは、多数のバッテリセルを構造的に結束し、１つのユニットに形成するための構造が要求される。

本発明が解決しようとする課題は、２以上の複数バッテリセルを組み合わせてモジュール化させる過程で、組立て工程が容易になされながらも、バッテリセルを堅固に拘束するように構造が改善されたバッテリパックを提供することである。

前記のような目的及びそれ以外の目的を解決するために、本発明のバッテリパックは、交互に配置されたバッテリセルとスペーサとを含むバッテリ組立体；前記バッテリ組立体の側面を横切って延長されるサイドプレート；及び前記サイドプレートから、前記バッテリ組立体の上部を覆うように、バッテリ組立体に向けて突出した遊動防止部；を含むが、前記遊動防止部は、前記スペーサ上に整列される。

例えば、互いに隣接するバッテリセルとスペーサは、互いに対してはめ込まれるように組み立てられる。
例えば、前記スペーサは、隣接するバッテリセルの少なくとも一部を収容する収容部を含んでもよい。
例えば、前記収容部は、前記バッテリセルの外郭を覆うことができる。

例えば、前記スペーサは、互いに隣接するバッテリセル間に介在される介在部；及び前記介在部の端からバッテリセルの外郭を覆うように延長される枠部；を含んでもよい。
例えば、前記遊動防止部は、前記スペーサの枠部を介して、バッテリセルの遊動を防止することができる。
例えば、前記バッテリセルは、前記遊動防止部から露出されていてもよい。

例えば、前記スペーサの両側には、互いに異なるバッテリセルがはめ込まれて組み込まれる。
例えば、前記遊動防止部は、前記サイドプレートの長手方向に沿って、多数の個所に間欠的に形成することもできる。

例えば、前記遊動防止部は、前記バッテリ組立体に沿って、スペーサの上部に間欠的に形成することもできる。
例えば、前記遊動防止部は、前記バッテリ組立体に沿って、交互になる位置のスペーサ上部に形成することもできる。

例えば、前記サイドプレートは、前記バッテリ組立体を挟んで配置された１対のサイドプレートを含み、前記遊動防止部は、前記サイドプレートから互いに対面する方向に、対をなして形成することもできる。
例えば、前記バッテリパックは、前記対をなすサイドプレート間で、閉鎖された一端部を形成するエンドプレートをさらに含んでもよい。

例えば、前記サイドプレートとエンドプレートは、互いに一体に形成することもできる。
例えば、前記バッテリ組立体は、前記サイドプレートの開放された他の端部を介して、サイドプレート内部に組み込まれ、前記サイドプレートの開放された他の端部には、仕切りプレートが組み付けられる。
例えば、前記サイドプレートには、前記バッテリ組立体の底を支えて支持するための係止爪が形成されている。

例えば、前記遊動防止部と係止爪は、前記サイドプレートの互いに反対になる上部及び下部に形成することもできる。
例えば、前記係止爪は、前記サイドプレートの全体長にかけて延長することもできる。

例えば、前記係止爪は、前記バッテリセルの底面において、サイドプレートと隣接した端部分をカバーするが、バッテリセルの中央部分は、係止爪から露出することもできる。
例えば、前記係止爪は、前記バッテリ組立体に沿って、全体バッテリセルの底面を横切って延長することもできる。

本発明によれば、一端部が開放されたケースフレームと、ケースフレームの開放された一端部を閉鎖するための仕切りプレートとの結合を利用して、多数のバッテリセルを１つのパック形態にまとめてモジュール化させる。

また、ケースフレームに形成された遊動防止部と係止爪とを利用して、バッテリセルの上下方向の動きを規制し、バッテリセルの振動や遊動による変形及び破損を防止することにより、バッテリセルの出力性能低下を防止することができる。

本発明の一実施形態によるバッテリパックの分解斜視図である。 図１に図示されたバッテリパックの斜視図である。 図１に図示されたケースフレームの斜視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切り取った断面図である。 図１のバッテリ組立体を図示した斜視図が図示されている。 バッテリセルとスペーサとの組み立て構造を説明するための図面である。 図６ＡのＶＩ−ＶＩ線に沿って切り取った断面図である。 仕切りプレートとケースフレームとの組み立てを説明するための斜視図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明の望ましい実施形態に係わるバッテリパックについて説明する。
図１には、本発明の一実施形態によるバッテリパックの分解斜視図が図示されている。 図２には、図１に図示されたバッテリパックの斜視図が図示されている。そして、図３には、図１に図示されたケースフレームが図示されており、図４には、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切り取った断面図が図示されている。

図面を参照すれば、前記バッテリパックは、列方向（±Ｚ１方向）に沿って配列された多数のバッテリセル１０と、前記バッテリセル１０を取り囲むプレート１３０，１４０，１５０と、を含む。
前記バッテリモジュールは、列方向（±Ｚ１方向）に配列された多数のバッテリセル１０を収納し、多数のバッテリセル１０を構造的に結束してモジュール化させる結束構造１３０，１６０を含む。

前記結束構造１３０，１６０は、バッテリセル１０を収容するように、一端部が開放された形態のケースフレーム１６０と、前記ケースフレーム１６０の開放された端部を閉鎖するように、前記ケースフレーム１６０の開放された端部に結合される仕切りプレート１３０と、を含む。
前記ケースフレーム１６０は、列方向（±Ｚ１方向）に配列されたバッテリ組立体１０，５０の３側面を覆うように形成される。本明細書を通じて、バッテリ組立体１０，５０とは、列方向（±Ｚ１方向）に配列されたバッテリセル１０とスペーサ５０との集合を意味する。

例えば、前記ケースフレーム１６０は、列方向（±Ｚ１方向）に沿って、バッテリセル１０の両側面を覆うように延長される１対のサイドプレート１４０と、前記１対のサイドプレート１４０間で、バッテリ組立体１０，５０の一側外面を覆うように配置されるエンドプレート１５０と、を含む。前記１対のサイドプレート１４０と、エンドプレート１５０は、一体に形成される。前記サイドプレート１４０と、エンドプレート１５０とが一体に形成されるというのは、例えば、前記サイドプレート１４０と、エンドプレート１５０とが互いに継ぎ目なしにソフトに連結されるということを意味する。例えば、前記ケースフレーム１６０は、１つの原資材シートを折り曲げて形成され、別途の締結部材なしに、１つの原資材シートから形成される。すなわち、前記サイドプレート１４０と、エンドプレート１５０との間には、それら間の結合を媒介するためのボルト・ナットのような別途の締結部材が介在しないこともある。

前記サイドプレート１４０とエンドプレート１５０は、締結部材によらず、溶接のような結合ポイントを介して、互いに対して結合することもできる。ただし、本発明の一実施形態で、 前記サイドプレート１４０とエンドプレート１５０は、１つの原資材シートから形成され、かような実施形態において、前記サイドプレート１４０とエンドプレート１５０は、溶接のような結合ポイントなしに、すなわち、継ぎ目なしにソフトに連結することもできる。

前記ケースフレーム１６０の開放された一端部には、仕切りプレート１３０が組み付けられる。例えば、前記ケースフレーム１６０の開放された一端部から、エンドプレート１５０で閉鎖されている他の端部に向けてバッテリ組立体１０，５０を押し入れ、ケースフレーム１６０内部に、バッテリ組立体１０，５０を収納する。そして、前記ケースフレーム１６０の開放された端部を仕上げるための仕切りプレート１３０を、ケースフレーム１６０の一端部に対して締結する。例えば、ケースフレーム１６０と仕切りプレート１３０との締結について、機械的な締結方式が適用され、組み立て方向に沿って、仕切りプレート１３０がスライディング方式で、ケースフレーム１６０の一端部にはめ込まれ、ケースフレーム１６０の内面で、相互重なるように配置されたケースフレーム１６０と仕切りプレート１３０は、ケースフレーム１６０の一端部と、仕切りプレート１３０の側面フランジ部１３５に形成された締結ホール１３６，１４１を相互一致させた後、相互整列された締結ホール１３６，１４１に締結部材をはめ込んで締結される。

図面に図示されていないが、本発明の他の実施形態で、前記仕切りプレート１３０とケースフレーム１６０との組み立ては、螺合以外に、フック結合のような多様な機械的な結合方式でもなされる。例えば、仕切りプレート１３０が、組み立て方向に沿ってスライディング方式で、ケースフレーム１６０の一端部にはめ込まれ、いったんケースフレーム１６０にはめ込まれた仕切りプレート１３０は、人為的な解除によらずしては、ケースフレーム１６０の拘束から解放されないようにフック結合される。前記フック結合は、仕切りプレート１３０とケースフレーム１６０との互いに対面する位置に形成されたフック係止爪（図示せず）と、フックホール（図示せず）とを含む。組み立て方向に沿って、仕切りプレート１３０がケースフレーム１６０の開放された一端部にはめ込まれながら、仕切りプレート１３０のフック係止爪（図示せず）が、ケースフレーム１６０のフックホール内に入り込み、フック結合を形成することができ、いったん締結されたフック係止爪（図示せず）は、フックホール（図示せず）によって離脱が阻止されながら、安定したフック結合を形成することができる。

前記仕切りプレート１３０とエンドプレート１５０は、バッテリ組立体１０，５０の両端に配置される。そして、前記仕切りプレート１３０とエンドプレート１５０は、端からバッテリセル１０と反対になる方向に折り曲げられたフランジ部１３２，１３３，１３５，１５２，１５３を含む。前記フランジ部１３２，１３３，１３５，１５２，１５３は、仕切りプレート１３０とエンドプレート１５０との端から、バッテリセル１０の反対方向に折り曲げられている。前記フランジ部１３２，１３３，１３５，１５２，１５３は、仕切りプレート１３０とエンドプレート１５０との上部及び下部にそれぞれ形成された上部フランジ部１３２，１５２及び下部フランジ部１３３，１５３を含む。前記フランジ部１３２，１３３，１３５，１５２，１５３は、上下方向（±Ｚ３）または左右方向（±Ｚ２）に積層された隣接するバッテリパックとの結合のための結合位置を提供することができ、そのために、前記フランジ部１３２，１３３，１３５，１５２，１５３には、ネジ締結のための締結ホールが形成される。また、前記フランジ部１３２，１３３，１３５，１５２，１５３は、仕切りプレート１３０とエンドプレート１５０との機械的な剛性を補強する役割を兼ねることができる。

前記仕切りプレート１３０は、バッテリセル１０と対面するように配置されたベースプレート１３１と、前記ベースプレート１３１から、バッテリセル１０の反対方向に折り曲げられた上部フランジ部１３２及び下部フランジ部１３３、並びに側面フランジ部１３５と、を含む。前記側面フランジ部１３５は、サイドプレート１４０との結合を媒介することができる。

後述するように、仕切りプレート１３０の側面フランジ部１３５を、サイドプレート１４０の開放された一端部に形成された締結ホール１４１と一致させた後、相互一致した締結ホール１３６，１４１を介して締結部材をはめ込んで結合させることにより、仕切りプレート１３０とサイドプレート１４０とを相互締結することができる。

前記バッテリセル１０の側面には、サイドプレート１４０が配置される。前記サイドプレート１４０は、列方向（±Ｚ１方向）に配列されたバッテリセル１０の側面を覆うように配置される。前記サイドプレート１４０は、バッテリセル１０の互いに反対になるように側面に対で配置されたサイドプレート１４０を含む。前記サイドプレート１４０は、バッテリセル１０の列方向（±Ｚ１方向）に沿って延長され、一端部に配置された仕切りプレート１３０と結合される。

前記サイドプレート１４０には、放熱孔１４０’が形成される。例えば、前記放熱孔１４０’は、サイドプレート１４０の多数個所に形成され、一定パターンに形成される。前記放熱孔１４０’は、バッテリセル１０と外気との接触を許容することにより、バッテリセル１０から生成された駆動熱を迅速に排出させるのに寄与することができる。

前記サイドプレート１４０は、全体的に板状に形成され、バッテリセル１０の底面一部を支えるように、バッテリセル１０側に折り曲げられた係止爪１４８を含む。例えば、バッテリセル１０の互いに反対になる側面に配置される１対のサイドプレート１４０は、互いに対面する方向に折り曲げられた係止爪１４８の対を利用して、バッテリセル１０の底を支持することができる。

前記係止爪１４８は、前記バッテリセル１０の配列方向（±Ｚ１方向）に沿って、サイドプレート１４０の全体長にわたって延長される。すなわち、前記係止爪１４８は、バッテリセル１０の配列方向（±Ｚ１方向）に沿って、全体バッテリセル１０の底面を横切って延長される。

前記係止爪１４８の開放された一端部１４８ａは、仕切りプレート１３０の下部フランジ部１３３とスライディング結合される。このために、前記下部フランジ部１３３には、係止爪１４８の開放された一端部１４８ａがはめ込まれて組み込まれる組込みホール１３８が形成され、前記係止爪１４８の開放された一端部１４８ａと、組込みホール１３８とが互いに組み込まれるように、サイドプレート１４０と仕切りプレート１３０とが互いに位置整列された状態で、サイドプレート１４０と、仕切りプレート１３０との締結ホール１３６，１４１を介して、締結部材がはめ込まれて組み込まれることにより、サイドプレート１４０と仕切りプレート１３０とが互いに締結される。

例えば、前記組込みホール１３８は、下部フランジ部１３３の底に形成され、下部フランジ部１３３の底に結合され、組込みホール１３８を定義するように折り曲げられた形態の切片から形成される。前記係止爪１４８の開放された一端部１４８ａは、下部フランジ部１３３と重なりながら、下部フランジ部１３３の組込みホール１３８にはめ込まれて組み込まれる。

後述するように、サイドプレート１４０と仕切りプレート１３０との組み立てでは、サイドプレート１４０と仕切りプレート１３０との組み立て部位に設けられた組立てガイド１９５を利用して、それら間の組み立て位置を整列させることができる。このとき、前記組立てガイド１９５以外にも、係止爪１４８の一端部１４８ａと、下部フランジ部１３３の組込みホール１３８とを介して、サイドプレート１４０と仕切りプレート１３０との組み立て位置を整列させることができる。

一方、サイドプレート１４０の開放された一端部、及び仕切りプレート１３０の側面フランジ部１３５には、締結ホール１３６，１４１が形成される。前記サイドプレート１４０と、仕切りプレート１３０との組み立て位置を相互整列させた後、サイドプレート１４０の開放された一端部と、仕切りプレート１３０の側面フランジ部１３５とに形成された締結ホール１３６，１４１が相互一致するように、それらを互いに重なるように配置した後、相互一致したサイドプレート１４０と、仕切りプレート１３０との締結ホール１３６，１４１を介して、締結部材をはめ込んで組み込むことにより、サイドプレート１４０と、仕切りプレート１３０とが互いに締結される。このとき、前記サイドプレート１４０と、仕切りプレート１３０は、バッテリパックのコーナー位置で互いに当接して面接触することができる。前記サイドプレート１４０は、開放された一端部と係止爪１４８とを介して、仕切りプレート１３０の側面フランジ部１３５及び下部フランジ部１３３と結合され、バッテリ組立体１０，５０を収容する収容空間を形成することができる。一方、未説明の図面符号１４８ｂは、係止爪１４８から下方（−Ｚ３）に向けて陽刻に突設され、全体バッテリパックの荷重を支えるレッグ部を示す。

バッテリセル１０の下部は、サイドプレート１４０の係止爪１４８によって支えられる部分を除いては、サイドプレート１４０から露出され、サイドプレート１４０から露出されたバッテリセル１０の下部を介して、バッテリセル１０間に外気の流れを許容し、バッテリセル１０の放熱を促進することができる。言い換えれば、前記係止爪１４８は、バッテリセル１０の底面において、サイドプレート１４０と隣接した端部分をカバーするが、少なくともバッテリセル１０の中央部分は、係止爪１４８から露出されるのである。

前記サイドプレート１４０の下部には、バッテリ組立体１０，５０の底面を支えるように折り曲げられた係止爪１４８が形成され、前記サイドプレート１４０の上部には、バッテリ組立体１０，５０の上面を覆うように形成され、バッテリセル１０の上下方向遊動や振動を沮止し、位置固定するための遊動防止部１４５が形成される。例えば、前記バッテリ組立体１０，５０の上面とは、バッテリセル１０の電極端子１０ａが形成された面を意味し、前記バッテリ組立体１０，５０の底面とは、前記バッテリ組立体１０，５０の上面と反対になる面を意味する。

例えば、前記係止爪１４８は、サイドプレート１４０の下部から、バッテリ組立体１０，５０の底面を支持するために、バッテリセル１０に向けて突出される。そして、前記遊動防止部１４５は、サイドプレート１４０の上部から、バッテリ組立体１０，５０の上面を覆うように、バッテリセル１０に向けて突出される。例えば、前記係止爪１４８と遊動防止部１４５は、バッテリ組立体１０，５０を介在させて互いに対面するように配置された１対のサイドプレート１４０から、互いに対面する方向（±Ｚ２）に向けて突出される対として形成される。

前記遊動防止部１４５はバッテリ組立体１０，５０の上面をカバーするように、サイドプレート１４０から折り曲げられた形態に形成される。例えば、前記遊動防止部１４５は、バッテリ組立体１０，５０の上面を圧迫し、バッテリセル１０の上下方向（±Ｚ３）遊動を抑制することができ、バッテリセル１０の遊動や振動を規制することができる。前記遊動防止部１４５は、バッテリ組立体１０，５０の上面を覆うように配置され、バッテリ組立体１０，５０の上面と接触したり、あるいは上面から離隔された状態に配置される。例えば、前記遊動防止部１４５は、バッテリ組立体１０，５０と接触し、バッテリセル１０が動くことができないように圧迫することができ、バッテリ組立体１０，５０から所定遊隙を置いて離隔された状態に配置され、前記遊隙を飛び越えるバッテリセル１０の遊動を沮止することができる。

前記遊動防止部１４５は、バッテリ組立体１０，５０の上面一部を覆うように形成され、サイドプレート１４０と隣接したバッテリ組立体１０，５０の端を覆うように形成される。このとき、バッテリ組立体１０，５０の中央部分は、遊動防止部１４５から露出される。
図４に図示されているように、前記遊動防止部１４５は、サイドプレート１４０の上部から、バッテリセル１０の幅方向（±Ｚ２）に沿って折り曲げられ、所定の突出長ｐを有することができる。前記遊動防止部１４５の突出長ｐは、バッテリセル１０の幅方向（±Ｚ２）に沿って、電極端子１０ａ（図１）が形成された位置まで延長される。

例えば、ケースフレーム１６０の開放された一端部を介して、バッテリ組立体１０，５０が収納されるとき、ケースフレーム１６０から突設された遊動防止部１４５が、バッテリ組立体１０，５０の入り込みを妨害しないように前、記遊動防止部１４５の突出長ｐは、バッテリセル１０の幅方向（±Ｚ２）に沿って、電極端子１０ａが形成された位置までに制限される。例えば、前記遊動防止部１４５は、互いに対面する１対のサイドプレート１４０から、バッテリセル１０に向けて延長されるが、バッテリセル１０の電極端子１０ａが形成された位置まで延長されるのみである。バッテリセル１０がケースフレーム１６０内に組み込まれるとき、バッテリセル１０の電極端子１０ａをして、遊動防止部１４５に引っかからせないためである。

図２に図示されているように、前記遊動防止部１４５は、サイドプレート１４０の上部に沿って、一定間隔を置いて間欠的に形成される。前記遊動防止部１４５は、係止爪１４８と共に、サイドプレート１４０の全体長にわたって形成されるものではなく、サイドプレート１４０の長手方向（±Ｚ１）に沿って、一定間隔を置いて間欠的に形成される。前記遊動防止部１４５は、配列方向（±Ｚ１）に沿って、互いに異なる多数の個所で、バッテリ組立体１０，５０を局所的に圧迫することにより、バッテリセル１０の遊動や振動を抑制することができる。後述するように、前記バッテリ組立体１０，５０は、互いに隣接する構成間に、機械的な干渉を有するために、バッテリ組立体１０，５０の局所的な加圧を介して、バッテリ組立体１０，５０の全体を位置固定することができる。

前記バッテリ組立体１０，５０は、交互配列されたバッテリセル１０とスペーサ５０とを含む。そして、互いに隣接するバッテリセル１０とスペーサ５０は、互いに対してはめ込まれて組み込まれる。すなわち、隣接するように配置されたバッテリセル１０とスペーサ５０は、相互間干渉を有する。バッテリセル１０とスペーサ５０との干渉構造については、追ってさらに具体的に説明する。

図２から分かるように、前記遊動防止部１４５は、スペーサ５０の上部に形成される。前記遊動防止部１４５は、スペーサ５０の上面に直接接触したり、あるいはスペーサ５０の上面から所定遊隙を置いて離隔されたりして配置される。もし遊動防止部１４５がバッテリセル１０の上部に形成されるのであるならば、バッテリセル１０の遊動を抑制するために、バッテリセル１０の上面を直接圧迫し、その場合、バッテリセル１０に衝撃を与え、バッテリセル１０の充放電動作に悪影響を与えることもある。そのために、本発明では、充放電動作に直接的な影響を与えないスペーサ５０の上部に遊動防止部１４５を形成するが、スペーサ５０との干渉を介して、バッテリセル１０を間接的に支持する。

前記遊動防止部１４５は、サイドプレート１４０の長手方向（±Ｚ１）に沿って、一定間隔を置いて間欠的に形成され、バッテリ組立体１０，５０の上部に向けて突出される。さらに具体的には、前記遊動防止部１４５は、バッテリ組立体１０，５０において、スペーサ５０の上部に間欠的に形成される。前記遊動防止部１４５は、スペーサ５０の上部を覆うように形成され、スペーサ５０の上面を圧迫し、バッテリセル１０の遊動を抑制する。そのとき、前記スペーサ５０は、隣接するバッテリセル１０の一部を収容し、バッテリセル１０との干渉を形成し、スペーサ５０とバッテリセル１０との干渉を利用して、スペーサ５０を拘束することにより、バッテリセル１０の遊動が間接的に規制される。

前述のように、前記遊動防止部１４５は、バッテリ組立体１０，５０において、スペーサ５０上に整列される。すなわち、前記遊動防止部１４５は、スペーサ５０の上部に整列され、バッテリセル１０の上部には形成されない。言い換えれば、前記バッテリセル１０の上部は、遊動防止部１４５から露出される。このようにバッテリセル１０の上部が遊動防止部１４５から露出されることにより、バッテリセル１０の上部を介して、バッテリセル１０と外気との直接接触を許容することができ、バッテリセル１０の放熱を促進することができる。

前記遊動防止部１４５は、バッテリ組立体１０，５０に沿って、全てのスペーサ５０上に形成することもできるが、図２から分かるように、前記遊動防止部１４５は、バッテリ組立体１０，５０に沿って交互になる位置のスペーサ５０上に形成される。例えば、前記遊動防止部１４５は、バッテリ組立体１０，５０に沿って、奇数番目に配置されたスペーサ５０上にのみ形成されるか、あるいは偶数番目に配置されたスペーサ５０上にのみ形成される。後述するように、１つのスペーサ５０に対して、両側に２つのバッテリセル１０がはめ込まれて組み込まれるので、１つのスペーサ５０を拘束することにより、２つのバッテリセル１０に対する位置規制が可能である。そのために、交互になるスペーサ５０上にのみ遊動防止部１４５を形成しても、全体バッテリセル１０の遊動を防止することができるのである。

例えば、前記遊動防止部１４５は、バッテリ組立体１０，５０の両側面に配置されたサイドプレート１４０から、互いに対面する位置に対として形成される。すなわち、両側サイドプレート１４０から突出した遊動防止部１４５の対は、互いに対面する位置で、同一のスペーサ５０の上部に形成される。

本発明の一実施形態で、前記遊動防止部１４５は、サイドプレート１４０の上部から突出した切片として設けられる。そのとき、前記遊動防止部１４５は、スペーサ５０の上面を圧迫するか、スペーサ５０の上面に対して接触するか、あるいはスペーサ５０の上面から所定遊隙を置いて離隔されて配置される。すなわち、前記遊動防止部１４５とスペーサ５０との配置については、多様な実施形態が可能であり、例えば、前記遊動防止部１４５は、設定された限度を超すスペーサ５０の遊動に対応し、スペーサ５０を圧迫するようにスペーサ５０上部に配置されればよい。

前記バッテリ組立体１０，５０は、下方では、係止爪１４８によって支えて支持され、上方では、遊動防止部１４５によって遊動が抑制される。すなわち、前記バッテリ組立体１０，５０は、下方の係止爪１４８と、上方の遊動防止部１４５との間で、上下方向（±Ｚ３）での動きが規制され、バッテリセル１０の振動や遊動を防止することにより、バッテリセル１０の変形や破損などによるバッテリセル１０の出力性能低下を防ぐことができる。

ケースフレーム１６０の開放された一端部を介して、バッテリ組立体１０，５０が組み付けられるとき、前記遊動防止部１４５は、バッテリ組立体１０，５０の入り込みを妨害しない位置に形成される。図４から分かるように、前記遊動防止部１４５の高さｈは、バッテリセル１０の入り込みを妨害しないように、バッテリセル１０の上面よりは十分に高いレベルに形成されるが、スペーサ５０の遊動を抑制するように、スペーサ５０の上面に対して接触するほどに十分に低いレベルに形成される。

前記遊動防止部１４５は、サイドプレート１４０の上部からバッテリセル１０に向けて突出するが、遊動防止部１４５の突出長ｐは、バッテリセル１０の電極端子１０ａ（図１）の位置までに制限される。もし前記遊動防止部１４５がバッテリセル１０の電極端子１０ａを越える位置まで突出すれば、バッテリセル１０の入り込み時、電極端子１０ａが遊動防止部１４５に引っかかり、組み込みが困難になるからである。

前記サイドプレート１４０は、全体的に板状に形成され、バッテリ組立体１０，５０の底面の一部を支えるように折り曲げられた係止爪１４８と、バッテリ組立体１０，５０の上面の一部を覆うように折り曲げられた遊動防止部１４５と、を含む。ここで、バッテリセル１０の底面と上面は、サイドプレート１４０が横切って延長されるバッテリ組立体１０，５０の側面と隣接する面を意味するが、互いに反対になる面を意味する。

すなわち、前記バッテリ組立体１０，５０の互いに反対になる側面に配置される両側のサイドプレート１４０は、互いに対面する方向（±Ｚ２）に折り曲げられた遊動防止部１４５の対と、係止爪１４８の対とを利用して、上下方向（±Ｚ３）にバッテリ組立体１０，５０を拘束し、上下方向（±Ｚ３）の遊動や振動を防止することができる。前記遊動防止部１４５と係止爪１４８は、サイドプレート１４０と共に一体に形成され、サイドプレート１４０の本体からバッテリセル１０に向けて折り曲げられた形態に形成される。

図２及び図３を参照すれば、前記ケースフレーム１６０は、バッテリ組立体１０，５０の３側面を取り囲む形態に形成され、ケースフレーム１６０、さらに具体的には、サイドプレート１４０と一体に形成された遊動防止部１４５及び係止爪１４８を利用して、バッテリ組立体１０，５０の上面と底面とをさらに支持することができる。言い換えれば、前記ケースフレーム１６０は、バッテリ組立体１０，５０の５面を覆うように、一体に形成される。本発明のケースフレーム１６０は、継ぎ目なしに滑らかに形成されるが、例えば、前記ケースフレーム１６０は、１つの原資材シートを折り曲げ、エンドプレート１５０と、エンドプレート１５０両側のサイドプレート１４０とがソフトに連結された構造を形成することができ、それと共に、前記サイドプレート１４０から、遊動防止部１４５及び係止爪１４８が、一体にソフトに連結された構造を同時に形成することができる。すなわち、原資材シートに対する連続した折り曲げを介して、バッテリ組立体１０，５０の５面を支持することができるケースフレーム１６０を簡単に形成することができる。

例えば、ケースフレーム１６０を１つの原資材シートから形成せずに、別個に形成された多数の部材を利用した相互締結や相互結合によって形成すれば、ケースフレーム１６０を形成するための多数の付属工程が要求され、工程数が増加することはもとより、付属工程での不良発生により、品質管理が困難になる。また、１つの原資材シートから形成されたケースフレーム１６０よりは、多数の部材を利用した相互締結や結合によって形成されたケースフレーム１６０の方が機械的な剛性や耐久性の側面で不利になる。

なお、ケースフレーム１６０の内部空間に、バッテリ組立体１０，５０を収納した後、ケースフレーム１６０の開放された一端部に、仕切りプレート１３０を締結することにより、バッテリ組立体１０，５０の全体６面が拘束され、多数のバッテリセル５０が構造的に結束されたバッテリパックを完成することができる。

本発明と対比される比較例では、ケースフレーム１６０、さらに具体的には、サイドプレート１４０に、バッテリ組立体１０，５０の底面や上面を支持する係止爪１４８や遊動防止部１４５が形成されていない。かような比較例では、ケースフレーム１６０の内部空間に、バッテリ組立体１０，５０を収納した後、ケースフレーム１６０の開放された一端部に、仕切りプレート１３０を締結し、バッテリ組立体１０，５０の底面及び上面に、それぞれボトムプレート（図示せず）とトッププレート（図示せず）とを締結することにより、バッテリ組立体１０，５０の全体６面を拘束する必要がある。すなわち、本発明と比較すれば、バッテリ組立体１０，５０の底面及び上面を支持するための別途のボトムプレート（図示せず）とトッププレート（図示せず）とがさらに必要になるというものであり、かような構造の追加により、構成部品の個数が増加することは言うまでもなく、ボトムプレート（図示せず）及びトッププレート（図示せず）、並びに周辺構成、すなわち、ケースフレーム１６０及び仕切りプレート１３０の締結のためのさらなる締結構造がさらに必要になるというように、全体構成及び組立て工程が複雑化されるという問題がある。

本発明の一実施形態では、ケースフレーム１６０に一体に形成された係止爪１４８及び遊動防止部１４５を利用して、バッテリ組立体１０，５０を上下方向（±Ｚ３）に支持することにより、別途のプレートや締結作業が必要ではなくなるので、全体構造が単純化されて組み立て工程数が節減される。

前記サイドプレート１４０には、放熱孔１４０’が形成される。例えば、前記放熱孔１４０’は、バッテリセル１０の列方向（±Ｚ１）に沿って、一定間隔を置いて複数個形成される。前記放熱孔１４０’は、バッテリセル１０と外気との接触を許容することにより、バッテリセル１０から生成された駆動熱を迅速に排出させるのに寄与することができる。
図面に図示されていないが、サイドプレート１４０には、回路基板（図示せず）を装着するためのボス部材（図示せず）が形成される。例えば、前記回路基板は、バッテリ管理システム（ＢＭＳ：battery management system）などを形成することができる。前記サイドプレート１４０の一面は、バッテリセル１０の側面と対面し、サイドプレート１４０の他面には、回路基板が装着される。例えば、前記回路基板は、バッテリセル１０意充放電状態をモニタリングしてバッテリパックの全般的な充放電動作を制御することができる。

例えば、前記ボス部材（図示せず）は、ほぼ長方形または正方形の回路基板に対応し、格子状で４ヵ所に配列され、多数の回路基板に対応し、格子状で、４の倍数に該当する個所に配列される。図面に図示されていないが、回路基板には、結合孔が形成され、結合孔を通過したネジ部材が、サイドプレート１４０上のボス部材（図示せず）に対して締結されることにより、回路基板が、サイドプレート１４０上に固定される。

図５は、図１に図示されたバッテリ組立体１０，５０を図示した斜視図である。例えば、前記バッテリ組立体１０，５０は、一方向（±Ｚ１）に沿って配列され、一方向（±Ｚ１）に沿って、交互に配置されたバッテリセル１０とスペーサ５０とを含む。

前記バッテリセル１０としては、リチウムイオン電池のような二次電池が適用され、円筒状二次電池や角形二次電池、またはポリマー二次電池のような多様な形態の二次電池が適用され、いずれか１つの形態に限定されるものではない。

例えば、各バッテリセル１０は、ケース１０ｂ、前記ケース１０ｂ内に収容された電極組立体（図示せず）、及び該電極組立体と電気的に連結され、ケース１０ｂ外部に引き出しされる電極端子１０ａを含む。例えば、前記電極端子１０ａは、バッテリセル１０の上部を形成することができ、ケース１０ｂ上に露出される。図示されていないが、前記電極組立体は、正極、セパレータ及び陰極を含み、巻取り型または積層型に形成される。前記ケース１０ｂは、その内部に電極組立体を収容し、該電極組立体と外部回路との電気接続のために、ケース１０ｂ外部には、電極端子１０ａが引き出される。

例えば、隣接するバッテリセル１０は、電極端子１０ａの接続を介して互いに電気的に連結され、直列連結または並列連結がなされるが、バスバー１５を介して、隣接する電極端子１０ａが互いに連結される。
前記ケース１０ｂには、安全ベント１０’が形成される。前記安全ベント１０’は、相対的に弱い強度に設計され、ケース１０ｂ内に、前もって臨界ポイント以上の耐圧がかかれば、破断されながら、内部ガスを噴出させる機能を行う。

隣接するバッテリセル１０間には、スペーサ５０が介在される。前記スペーサ５０は、隣接するバッテリセル１０を電気的に絶縁させる。例えば、前記ケース１０ｂは、電気的に極性を帯びることができるが、絶縁性素材から形成されたスペーサ５０を介在させ、隣接するバッテリセル１０との電気的な干渉を遮断することができる。

また、前記スペーサ５０は、バッテリセル１０間に、放熱通路を提供することができ、そのために、前記スペーサ５０には、放熱孔５０’が形成される。例えば、スペーサ５０の側面を覆うように組み付けられるサイドプレート１４０には、放熱孔１４０’（図１）が形成され、サイドプレート１４０の放熱孔１４０’と対面する位置に形成されたスペーサ５０の放熱孔５０’が相互連結され、バッテリセル１０間の放熱通路を提供することができる。

前記スペーサ５０は、バッテリセル１０間に介在され、バッテリセル１０の熱的膨脹、すなわち、スウェリング（swelling）を抑制することができる。前記バッテリセル１０のケース１０ｂは、変形が可能な金属素材から形成されるが、高分子素材のように変形が少ない素材を利用して、スペーサ５０を形成することにより、バッテリセル１０のスウェリングを抑制することができる。

一方、前記スペーサ５０は、隣接するバッテリセル１０間だけではなく、バッテリセル１０の列方向（±Ｚ１）に沿って、最外郭バッテリセル１０の外面に密着されるように配置される。図１に図示されているように、バッテリセル１０の列方向（±Ｚ１方向）に沿って、両側には、エンドプレート１５０と仕切りプレート１３０とが配置されるが、エンドプレート１５０とバッテリセル１０との電気的な絶縁のために、また仕切りプレート１３０とバッテリセル１０との電気的な絶縁のために、それら間には、それぞれスペーサ５０が配置される。

図６Ａ及び図６Ｂには、バッテリセル１０とスペーサ５０との組み込み構造について説明するための図面が図示されている。ここで、図６Ｂは、図６ＡのＶＩ−ＶＩ線に沿って切り取った断面図である。

図面を参照すれば、互いに隣接するバッテリセル１０とスペーサ５０は、互いに対してはめ込まれて組み込まれる。すなわち、隣接するように配置されたバッテリセル１０と、スペーサ５０は、相互間干渉を有する。さらに具体的には、バッテリ組立体１０，５０の両端に配置されたスペーサ５０を除き、中間に配置されたスペーサ５０の両側には、互いに異なるバッテリセル１０がはめ込まれて組み込まれる。

前記スペーサ５０は、隣接するバッテリセル１０の少なくとも一部を収容する収容部Ｇを含む。例えば、前記スペーサ５０は、配列方向（±Ｚ１）に沿って、両側に互いに異なるバッテリセル１０を収容することができる収容部Ｇを含む。前記収容部Ｇは、バッテリセル１０の一部を収容しながら、バッテリセル１０の外郭１０ｃを覆うように組み込まれる。

前記スペーサ５０は、互いに隣接するバッテリセル１０間に介在される介在部５１と、前記介在部５１の端から、バッテリセル１０の外郭１０ｃを覆うように延長される枠部５５と、を含む。そして、前記介在部５１と枠部５５は、バッテリセル１０の一部を収容するように、凹状に引き込まれた収容部Ｇを形成することができる。すなわち、前記介在部５１及び枠部５５によって限定された収容部Ｇ内に、バッテリセル１０が収容されてはめ込まれて組み込まれる。

前記枠部５５は、前記介在部５１の枠に沿って閉ループ状に形成される。例えば、前記枠部５５は、介在部５１の外郭に沿って連続した形態に形成され、バッテリセル１０の外郭１０ｃラインに沿って連続した閉ループ状に形成される。ただし、本発明の一実施形態で、前記スペーサ５０とバッテリセル１０とが互いに対して干渉されるように、スペーサ５０の枠部５５が、バッテリセル１０の一部を取り囲めばよいのである。

本発明では、前記スペーサ５０とバッテリセル１０とが互いに対して干渉されるように、スペーサ５５の枠部５５が、バッテリセル１０の外郭１０ｃを取り囲む一方、スペース５０の上部、に遊動防止部１４５を形成することにより、遊動防止部１４５を介して、スペーサ５０と干渉されるバッテリセル１０の遊動を抑制することができる。
図７は、仕切りプレート１３０とケースフレーム１６０との組み立てについて説明するための斜視図である。

図面から分かるように、前記仕切りプレート１３０とケースフレーム１６０との互いに対面する位置には、組立てガイド１９５が形成される。例えば、前記組立てガイド１９５は、仕切りプレート１３０の側面フランジ部１３５上に突出した組立てピン１９１を含む。前記組立てピン１９１は、仕切りプレート１３０とケースフレーム１６０との組み立てを案内することができる。仕切りプレート１３０とケースフレーム１６０との組み立てにつき、前記仕切りプレート１３０は、ケースフレーム１６０の内面に沿って、スライディング接触を介して滑らかに、ケースフレーム１６０の一端部と重なるように配置され、相互重なるように重ねられた仕切りプレート１３０の側面フランジ部１３５と、ケースフレーム１６０の一端部とに形成された締結ホール１３６，１４１を相互一致させた後、相互整列された締結ホール１３６，１４１に締結部材をはめ込んで組み立てる。そのとき、前記仕切りプレート１３０の組立てピン１９１は、仕切りプレート１３０とサイドプレート１４０との組み立て位置を案内し、組立てピン１９１の案内により、仕切りプレート１３０とサイドプレート１４０とが定位置に組み立てられ、締結ホール１３６，１４１を一致させることができる。

バッテリパックの組立て工程について概略的に説明すれば、以下の通りである。すなわち、ケースフレーム１６０の開放された一端部を介して、バッテリセル１０をケースフレーム１６０内部に収納する。例えば、ケースフレーム１６０の開放された一端部から、エンドプレート１５０で閉鎖されている他の端部に向け、バッテリ組立体１０，５０を押し入れ、ケースフレーム１６０の内部空間にバッテリ組立体１０，５０を収納することができる。例えば、ケースフレーム１６０の内部空間に、多数のバッテリセル１０と、その間に介在されるスペーサ５０とを順序通り積層させることができる。そして、ケースフレーム１６０によって区画された内部空間に、バッテリ組立体１０，５０がいずれも充填されれば、ケースフレーム１６０の開放された端部を仕上げるための仕切りプレート１３０を、ケースフレーム１６０の一端部に締結する。

そのとき、ケースフレーム１６０の開放された一端部にはめ込まれる仕切りプレート１３０は、組立てガイド１９５を介して、組み立て位置が整列される。前記組立てガイド１９５は、仕切りプレート１３０の側面フランジ部１３５に突設された組立てピン１９１と、サイドプレート１４０に形成された組立てレール１９２と、を含む。

すなわち、前記仕切りプレート１３０には、突出した形状の組立てピン１９１が形成されており、仕切りプレート１３０の組立てピン１９１が、サイドプレート１４０の組立てレール１９２にはめ込まれ、相互位置整列された状態で、仕切りプレート１３０がバッテリ組立体１０，５０に向けてスライディング方向（−Ｚ１方向）に加圧される。例えば、前記仕切りプレート１３０は、プレスのような加圧手段（図示せず）により、バッテリ組立体１０，５０に向け、スライディング方向（−Ｚ１方向）に加圧される。そのとき、前記仕切りプレート１３０は、サイドプレート１４０の内面に沿って、スライディング方式で滑り、サイドプレート１４０の一端部と重なる位置まで移動する。そして、仕切りプレート１３０とサイドプレート１４０との締結ホール１３６，１４１が相互一致した状態で、相互一致した締結ホール１３６，１４１に締結部材をはめ込んで組み立てることにより、バッテリパックの基本構造が完成される。

かような組み立て方式によれば、仕切りプレート１３０に突設された組立てピン１９１が、サイドプレート１４０に形成された組立てレール１９２に沿って案内されることにより、バッテリセル１０の配列方向に沿って、仕切りプレート１３０がスライディング移動する過程で、仕切りプレート１３０とサイドプレート１４０との位置がずれることなく、相互位置整列された状態で、仕切りプレート１３０がサイドプレート１４０との締結位置に移動する。

仕切りプレート１３０の組立てピン１９１は、サイドプレート１４０に形成された組立てレール１９２にはめ込まれ、仕切りプレート１３０とサイドプレート１４０とが相互位置整列をなす。前記サイドプレート１４０には、一側が開放された形態の組立てレール１９２が形成されている。前記仕切りプレート１３０の組立てピン１９１は、開放された一側を介して、組立てレール１９２にはめ込まれる。

組立てレール１９２の一側が開放されているということは、組立てレール１９２が、サイドプレート１４０の内壁によって完全に取り囲まれている閉鎖された構造ではなく、開放された一側を介して、組立てレール１９２が外部と連結され、組立てピン１９１が組立てレール１９２の外部から、組立てレール１９２内に入り込むことが可能である。かように開放された組立てレール１９２の形成は、仕切りプレート１３０とサイドプレート１４０との組立て工程を考慮したものである。すなわち、仕切りプレート１３０は、サイドプレート１４０の内面に沿って、スライディング方式で移動し、サイドプレート１４０の端部（さらに具体的には、締結ホール１４１）と重なる締結位置に移動して締結されるので、仕切りプレート１３０の組立てピン１９１は、組立てレール１９２の開放された一側から、組立てレール１９２内に入り込み、組立てレール１９２に沿ってスライディングし、滑り移動する。前記組立てレール１９２は、仕切りプレート１３０の組み立て方向（−Ｚ１方向）に沿って長く延長された細長形態に形成される。例えば、前記組立てレール１９２は、バッテリセル１０の配列方向（±Ｚ１方向）に沿って長く延長された形状に形成される。

本発明は、添付された図面に図示された実施形態を参照して説明したが、それらは、例示的なものに過ぎず、本発明が属する技術分野で当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるいう点を理解することができるであろう。従って、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決められるものである。

本発明のバッテリパックは、例えば、電源関連の技術分野に効果的に適用可能である。

１０ バッテリセル
１０’ 安全ベント
１０ａ 電極端子
１０ｂ バッテリセルのケース
１０ｃ バッテリセルの外郭
１５ バスバー
５０ スペーサ
５０’，１４０’ 放熱孔
５１ 介在部
５５ 枠部
１３０ 仕切りプレート
１３１ ベースプレート
１３２，１５２ 上部フランジ部
１３３，１５３ 下部フランジ部
１３５ 側面フランジ部
１３６ 締結ホール
１３８ 組立てホール
１４０ サイドプレート
１４１ 締結ホール
１４５ 遊動防止部
１４８ 係止爪
１４８ａ 係止爪の端部
１４８ｂ レッグ部
１５０ エンドプレート
１６０ ケースフレーム
１９１ 組立てピン
１９２ 組立てレール
１９５ 組立てガイド
ｈ 遊動防止部の高さ
ｐ 遊動防止部の突出長
Ｇ スペーサの収容部

Claims (17)

1. 交互に配置されたバッテリセルとスペーサとを含むバッテリ組立体と、
   前記バッテリ組立体の側面を横切って延長されるサイドプレートと、
   前記サイドプレートから、前記バッテリ組立体の上部を覆うように、バッテリ組立体に向けて突出した遊動防止部と、を含み、
   前記遊動防止部は、前記サイドプレートの長手方向に沿って、多数の個所に間欠的に形成され、前記スペーサ上に整列され、
   前記サイドプレートには、前記バッテリ組立体の底を支えて支持するための係止爪が形成され、前記係止爪は、前記サイドプレートの全体長にわたって延長され、
   前記スペーサは、電極端子を有する前記バッテリセルの上面に対向する上面と、前記上面に対向する底面と、前記上面と前記底面とを接続する側面とを含み、前記スペーサの上面、底面及び側面は、前記バッテリセルの外郭に沿って枠部の連続した閉ループを形成し、
   前記スペーサの上面及び側面は、同じレベルで互いに連続的に連結され、前記遊動防止部は、前記スペーサの上面及び側面のレベルの上に形成され、
   前記遊動防止部は、前記バッテリ組立体の前記係止爪に沿った前記サイドプレート内部への入り込みを妨害しないように、前記係止爪から所定の高さに形成されたことを特徴とするバッテリパック。
2. 互いに隣接するバッテリセルとスペーサは、互いに対してはめ込まれるように組み立てられることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
3. 前記スペーサは、隣接するバッテリセルの少なくとも一部を収容する収容部を含むことを特徴とする請求項２に記載のバッテリパック。
4. 前記収容部は、前記バッテリセルの外郭を覆うことを特徴とする請求項３に記載のバッテリパック。
5. 前記スペーサは、互いに隣接するバッテリセル間に介在される介在部と、
   前記介在部の端から、バッテリセルの外郭を覆うように延長される枠部と、を含むことを特徴とする請求項２に記載のバッテリパック。
6. 前記遊動防止部は、前記スペーサの枠部を介して、バッテリセルの遊動を防止することを特徴とする請求項５に記載のバッテリパック。
7. 前記バッテリセルは、前記遊動防止部から露出されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
8. 前記スペーサの両側には、互いに異なるバッテリセルがはめ込まれて組み込まれることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
9. 前記遊動防止部は、前記バッテリ組立体に沿って、スペーサの上部に間欠的に形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
10. 前記遊動防止部は、前記バッテリ組立体に沿って、交互になる位置のスペーサ上部に形成されることを特徴とする請求項９に記載のバッテリパック。
11. 前記サイドプレートは、前記バッテリ組立体を挟んで配置された１対のサイドプレートを含み、
    前記遊動防止部は、前記サイドプレートから互いに対面する方向に、対をなして形成されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
12. 前記対をなすサイドプレート間で、閉鎖された一端部を形成するエンドプレートをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリパック。
13. 前記サイドプレートとエンドプレートは、互いに一体に形成されたことを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
14. 前記バッテリ組立体は、前記サイドプレートの開放された他の端部を介して、サイドプレート内部に組み込まれ、
    前記サイドプレートの開放された他の端部には、仕切りプレートが組み付けられることを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
15. 前記遊動防止部と係止爪は、前記サイドプレートの互いに反対になる上部及び下部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
16. 前記係止爪は、前記バッテリセルの底面において、サイドプレートと隣接した端部分をカバーするが、バッテリセルの中央部分は、係止爪から露出されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
17. 前記係止爪は、前記バッテリ組立体に沿って、前記バッテリセルの底面を横切って延長されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。

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