JP7062174B2 - バッテリーパック及びそれを含む自動車 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーパック及びそれを含む自動車に関し、より詳しくは、セルモジュールアセンブリ（Ｃｅｌｌ Ｍｏｄｕｌｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＣＭＡ）を固定する手段を備えるバッテリーパック及びそれを含む自動車に関する。本出願は、２０１８年６月２６日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－００７３５０１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。

製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動するＰＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＥＶ）に普遍的に適用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させるという長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。

現在、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの二次電池が広く使用されている。このような二次電池の基本単位、すなわちセル一個の作動電圧は約２．５Ｖ～４．６Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が求められる場合、複数個のセルを直列で連結してバッテリーパックを構成することがある。また、バッテリーパックに求められる充放電容量によっては、複数個のセルを並列で連結してバッテリーパックを構成することもある。したがって、バッテリーパックに含まれるセルの個数は、求められる出力電圧または充放電容量によって多様に設定され得る。

一方、複数個のセルを直列／並列で連結してバッテリーパックを構成する場合、少なくとも一つのセルからなるバッテリーモジュールをまず構成し、バッテリーモジュールにその他の構成要素を付け加えてセルモジュールアセンブリを製造した後、バッテリーパックを構成する方法が一般的である。

図１に、従来のバッテリーパックの分解斜視図を示した。

従来のバッテリーパック１０は、セルモジュールアセンブリ２０及びパックケース３０を含んで構成される。パックケース３０は、セルモジュールアセンブリ２０を収容するケース本体４０、及びケース本体４０と結合されてセルモジュールアセンブリ２０をパッケージングするケースカバー５０を含んで構成される。

セルモジュールアセンブリ２０において、バッテリーモジュールはセルの広い面同士が相互に対面するように積層された積層体を含み、セルモジュールアセンブリ２０はセルの積層方向と垂直な方向に沿ってケース本体４０内に収容される。このような従来のバッテリーパック１０において、ケース本体４０内にセルモジュールアセンブリ２０を固定するため、図２に示されたような水平突出リブ４２が用いられる。

図２の（ａ）は、水平突出リブ４２部分を拡大して示した斜視図である。図２の（ａ）を参照すれば、水平突出リブ４２は、ケース本体４０内部の下端に形成され、セルの積層方向と平行にセルモジュールアセンブリに向かって突設されている。図１に示されたように、ケース本体４０内にセルモジュールアセンブリ２０を収容すれば、水平突出リブ４２はセルモジュールアセンブリ２０と当接し、図２の（ｂ）のように圧縮され得る（図面を基準にして横方向の圧迫）。図２の（ｂ）は、ケース本体４０内にセルモジュールアセンブリ２０が収容された状態の水平突出リブ４２部分を拡大して示した上面図である。

このように従来の水平突出リブ４２は、セルモジュールアセンブリ２０によって圧縮されながらセルモジュールアセンブリ２０の厚み方向の寸法公差（以下、厚み公差）を吸収するようになっている。しかし、従来は水平突出リブ４２が圧縮される程度によって組み立ての偏りが生じ得るという問題がある。また、組み立てが終わった後も、バッテリーパック１０に外力が作用すれば、セルモジュールアセンブリ２０の重量及び慣性によって水平突出リブ４２がさらに圧縮されてしまうという短所がある。

したがって、本発明は、組み立て精度を増加させ、外力によってさらに圧縮される程度を低減させるパックケースを含むバッテリーパックを提供することを目的とする。

本発明は、このようなバッテリーパックを含む自動車を提供することを他の目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、セルモジュールアセンブリと、前記セルモジュールアセンブリを収容するケース本体及び前記ケース本体と結合されて前記セルモジュールアセンブリをパッケージングするケースカバーを含むパックケースと、前記ケース本体の内部下端に、前記セルモジュールアセンブリ内のセルの積層方向と平行に、前記セルモジュールアセンブリに向かって突設された水平突出リブと、を含み、前記水平突出リブは、前記セルモジュールアセンブリの厚み公差を吸収するように前記セルモジュールアセンブリによって圧縮可能な第１リブ、及び前記第１リブの外側に設けられて前記第１リブを補強するように前記第１リブよりも後方に位置して非圧縮性の第２リブを含む二重リブ構造であることを特徴とするバッテリーパックを提供する。

前記水平突出リブは、前記第１リブ、及び前記第１リブの両側にそれぞれ設けられた前記第２リブを含み得る。

前記第１リブと前記第２リブとは一体型構造であり得る。

前記第１リブは、前記第２リブに比べて前記セルモジュールアセンブリに向かってさらに突出した長さを有し、前記第２リブに比べて薄い厚みを有するものであり得る。

前記第１リブ及び前記第２リブは、前記セルモジュールアセンブリが前記ケース本体の内部に収容される方向に沿って前記セルモジュールアセンブリに向かって徐々に長さが長くなる曲線部、及び前記曲線部に続いて一定の長さで形成される直線部を含み得る。

前記第２リブの曲線部は、前記第１リブの曲線部よりも急傾斜で形成され得る。

前記水平突出リブは、前記ケース本体の上面から前記ケース本体の内部を眺めたとき、前記セルモジュールアセンブリに近くなるほど徐々に厚みが減少するテーパー構造であり得る。

前記セルモジュールアセンブリ内のセルの積層方向と平行に、前記セルモジュールアセンブリの両面を固定できるように、前記水平突出リブは複数個が互いに対向する位置に形成され得る。

前記ケース本体と前記水平突出リブとはシームレス（ｓｅａｍｌｅｓｓ）に連結されたものであり得る。

そして、上記の他の目的を達成するため、本発明は、本発明によるバッテリーパックを含むことを特徴とする自動車を提供する。

本発明は、バッテリーパックの内部にセルモジュールアセンブリを固定する手段として二重リブ構造を提案する。本発明によれば、二重リブ構造である水平突出リブの第１リブがセルモジュールアセンブリの厚み公差を吸収することができる。これに加えて、水平突出リブの第２リブによって、組み立ての偏り及びさらに圧縮されることを低減又は改善することができる。

このように本発明によれば、セルモジュールアセンブリの組み立て精度を増加でき、外力によってセルモジュールアセンブリの固定位置がずれる問題を改善することができる。したがって、本発明は、バッテリーパックの組み立て精度が向上し、バッテリーパックを使用するとき、外部の衝撃に対しても構造的安定性に優れたバッテリーパックを提供することができる。

このようなバッテリーパックは、安定性に優れて長時間使用できるため、これを含む自動車は安全性に優れる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明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をするものであるため、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てはならない。

従来のバッテリーパックの分解斜視図である。 従来のバッテリーパックにおいて、水平突出リブによるセルモジュールアセンブリの固定方法を説明するための図である。 本発明によるバッテリーパックの斜視図である。 図３のバッテリーパックに含まれるセルモジュールアセンブリの上面図である。 図４のセルモジュールアセンブリに含まれるバッテリーモジュールの斜視図である。 図５のバッテリーモジュールを示した分解斜視図である。 本発明のバッテリーパックにおいて、ケース本体内部の水平突出リブの位置を説明するための上面図である。 本発明のバッテリーパックにおいて、ケース本体の内部にセルモジュールアセンブリが収容された状態の上面図である。 本発明のバッテリーパックのパックケースに形成される水平突出リブの斜視図である。 本発明のバッテリーパックにおいて、水平突出リブによるセルモジュールアセンブリの固定方法を説明するための図である。 本発明によるバッテリーパックを含む自動車を概略的に示した図である。

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。後述する実施形態は発明の理解を助けるための例示的なものに過ぎず、本発明が多様に変形されて実施され得ることを理解せねばならない。また、発明の理解を助けるため、添付された図面は実際の縮尺通りではなく、一部の構成要素の寸法を誇張して示すことがあり得る。図面において、同じ参照符号は同一要素を示す。

後述する実施形態は、例えば、公称電圧が１２Ｖであるバッテリーパックのセルモジュールアセンブリの固定構造に関する。

図３は、本発明によるバッテリーパックの斜視図である。

図３を参照すれば、バッテリーパック１００は、従来の自動車の１２Ｖ用鉛蓄電池に代替して用いられる。バッテリーパック１００は、エネルギー源として電気自動車に備えられてもよい。バッテリーパック１００の用途がこれに限定されることはなく、バッテリーパック１００は、家庭用または産業用エネルギー源、例えば電力貯蔵装置として用いられてもよい。

このようなバッテリーパック１００は、セルモジュールアセンブリ２００及びパックケース３００を含む。バッテリーパック１００が自動車に備えられる場合、バッテリーパック１００の正極及び負極ターミナル１１０が電源ケーブルを介して自動車に電気的に連結されるように、電源ケーブルとの連結のためにパックケース３００に設けられた電極端子用通孔を通ってパックケース３００の外部に露出するように構成される。バッテリーパック１００の用途によって、パックケース３００のデザインは多様に変更され得る。

セルモジュールアセンブリ２００は、少なくとも一つのセルを含むバッテリーモジュールとともに複数の電気的部品を含むが、このような電気的部品を電装品とも称する。

図４は図３のバッテリーパックに含まれるセルモジュールアセンブリの上面図であり、図５は図４のセルモジュールアセンブリに含まれるバッテリーモジュールの斜視図であり、図６は図５のバッテリーモジュールを示した分解斜視図である。

図４を参照すれば、セルモジュールアセンブリ２００は電装品２０５及びバッテリーモジュール２１０を含む。本実施形態において、電装品２０５はバッテリーモジュール２１０の上面に配置されている。

電装品２０５の代表的な例としては、電圧センサ、温度センサなどの検出手段、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）で製作されたＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）のような制御手段が挙げられる。このような電装品は、バッテリーパック１００に含まれたセルの充放電を管理し、安全性を確保するための構成要素である。

一部のセルが過電圧、過電流、過発熱する場合はバッテリーパック１００の安全性と作動効率に多大な問題を引き起こし得るため、これらを検出するための手段が必要となる。したがって、電圧センサ、温度センサなどの検出手段をセルに連結してリアルタイムまたは一定間隔で作動状態を確認し、ＢＭＳのような制御手段を通じて制御するため、これら検出手段、制御手段などがバッテリーモジュール２１０にさらに含まれる。その他、セルモジュールアセンブリ２００にはリレーアセンブリ及びセルの温度を適正に管理するための放熱板、クーラーなどの付帯装置などがさらに含まれ得る。リレーアセンブリは、電流が流れる充放電経路を選択的に開閉することで、バッテリーパック１００内の電流をオン／オフさせるためのスイッチング部品である。これを用いてバッテリーパック１００に異常状況が発生したとき、充放電電流の流れを遮断することができる。

図５を参照すれば、セルモジュールアセンブリ２００においてバッテリーモジュール２１０は、セルが積層されて構成された積層体を固定するため、積層体の広い両側面を覆うエンドプレート２３０、２４０を用いて積層体の両側面を加圧することで、セルの積層方向（厚み方向）と平行にセルが動くことを防止する構造を有する。

図５及び図６をさらに参照すれば、バッテリーモジュール２１０は、複数のセルカートリッジ２２０が積層されて形成されたセルカートリッジ積層体、及びセルカートリッジ積層体の両側面を覆う一対のエンドプレート２３０、２４０を含む。エンドプレート２３０、２４０の側面またはバッテリーモジュール２１０の上部に電装品（図４の２０５）が配置されてセルモジュールアセンブリ（図３及び図４の２００）を構成する。

セルカートリッジ２２０は、一対のパウチセル２１２、２１４が積層されて形成されるセル積層体、及びこれを収容するカートリッジ２２２を含む。前記カートリッジ２２２は、セル積層体の一側面から結合される第１カートリッジ２２４、及びセル積層体の他側面から結合される第２カートリッジ２２６を含む。

１２Ｖバッテリーパックのような中型バッテリーパックはできるだけ小さく且つ軽く製造されることが望ましいため、高い集積密度を有し且つ容量対比重量が小さい角形セル、パウチセルなどが単位セルとして使われ得る。パウチセル２１２、２１４は、アルミニウムラミネートシートなどを外装部材として使用するため、軽量であると共に製造コストが低くバッテリーモジュール２１０を構成するのに好適である。

バッテリーモジュール２１０はこのようなパウチセルを複数個含む。このようなパウチセルは一方向、例えば上下方向または左右方向に積層された形態で構成され得る。本実施形態では、パウチセルの広い面同士が相互に対面するように積層される。このとき、パウチセルの積層組立及びその動き防止のためにカートリッジ２２２が使用される。

一方、セルカートリッジ２２０を構成する一対の第１カートリッジ２２４及び第２カートリッジ２２６、そしてエンドプレート２３０、２４０は、上端の両側角領域に形成される締結孔Ｈを備える。このような締結孔Ｈに締結ボルトＢを挿入することで、第１カートリッジ２２４と第２カートリッジ２２６との締結、及び複数のセルカートリッジ２２０同士の締結が行われる。一方、一対のエンドプレート２３０、２４０それぞれの下端中心部には締結クリップＣが取り付けられ、エンドプレート２３０、２４０同士の結束力をより堅固に保持することができる。締結クリップＣは「コ」字状に折り曲げられ、両側端部にはスナップフィット孔Ｃ’が備えられる。前記スナップフィット孔Ｃ’は、エンドプレート２３０、２４０の下端に備えられたスナップフィット突起Ｃ”にフック結合される。

また、このような締結ボルトＢ及び締結クリップＣを用いた締結によってセルカートリッジ積層体とエンドプレート２３０、２４０との間の締結も行われ、これによってエンドプレート２３０、２４０がセルカートリッジ積層体を加圧して複数のセルカートリッジ２２０の間で動きが発生することを防止することができる。

図面では一つのバッテリーモジュール２１０内に３つのセルカートリッジ２２０が含まれているが、これで本発明が限定されることはなく、求められるバッテリーパックの電圧及び／または容量などに合わせてより少ないかまたはより多いセルカートリッジ２２０が適用され得る。

図３を再度参照すれば、パックケース３００はセルモジュールアセンブリ２００をパッケージングするためのものであり、ケース本体４００及びケースカバー５００を含むことができる。

ケース本体４００にはセルモジュールアセンブリ２００を収容可能な収容空間が設けられる。例えば、ケース本体４００は、上部が開放された形態であると共に内部空間を備え、前記内部空間にセルモジュールアセンブリ２００を収容することができる。セルモジュールアセンブリ２００は、セルの積層方向と垂直な方向に沿ってケース本体４００内に収容される。

ケース本体４００は、外部からセルモジュールアセンブリ２００を保護し、内部にセルモジュールアセンブリ２００を固定する役割を果たす。図示されたように、ケース本体４００は、底面を形成するベースプレート４１０、及びベースプレート４１０に対して立設されて壁体を形成する外壁プレート４２０を含む。セルモジュールアセンブリ２００を固定するため、ケース本体４００は水平突出リブをさらに含み、例えば水平突出リブはベースプレート４１０に形成される。水平突出リブの構造及び機能については図７～図１０を参照して後述する。

ケース本体４００は、セルモジュールアセンブリ２００に対する機械的支持力を提供し、外部の衝撃などからセルモジュールアセンブリ２００を保護する構成品であって、剛性が十分確保できるように製作されるものが望ましい。望ましくは、ケース本体４００の材質はポリアミド共重合体（代表的な例としては、ＬＧ化学製のＬＵＭＩＤ）からなり得る。例えば、ケース本体４００の材質は、ガラス繊維強化ポリアミドのようなエンジニアリング・プラスチックであってもよい。ケース本体４００の材質はＵＬ９４ Ｖ０の難燃性を有することが望ましく、ハロゲンフリー難燃剤を含むものが望ましい。例えば、ケース本体４００の材質は、合成樹脂であるポリアミド６６（ＰＡ６６）にガラス繊維（ＧＦ）を２５％混合したものであり、ここにハロゲンフリー難燃剤がさらに添加されてもよい。ケース本体４００の材質は、外にも、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＵ）またはポリスルホン（ＰＳＵ）であり得る。ケース本体４００の外壁プレート４２０の厚み、すなわち壁体厚みは、例えば２．５ｍｍであり得る。

このようなケース本体４００は、エンジニアリング・プラスチックなどの工業用熱可塑性プラスチックの射出成形によって製作することができる。ケース本体４００の製作のためのモールドキャビティを本発明の水平突出リブまで考慮した形状で製作した後射出成形すれば、水平突出リブが形成されたケース本体４００を一体型で製作することができる。すなわち、水平突出リブは、ケース本体４００に別個の構造物を追加的に重ね合わせるかまたは接着して形成するのではなく、ケース本体４００を製作するときに一体的に形成することができる。これによって、水平突出リブとケース本体４００とが継ぎ目なくシームレスに連結される。このようにすれば、製造工程も煩雑ではなく、水平突出リブとケース本体４００とが別個の構造である場合に考慮すべき両者間の結合力を考慮及び管理しなくても良いという利点があり、構造的にも堅固である。

このようなケース本体４００は、ケースカバー５００と結合されてセルモジュールアセンブリ２００をパッケージングすることができる。ケースカバー５００はケース本体４００の上部開放部を覆う。ケース本体４００はケースカバー５００によって覆われることで密閉される。ケース本体４００とケースカバー５００とは周縁部分を溶接するか、または、スナップフィット、ボルト締結などの方式で結合される。そして、ケースカバー５００には運搬の便宜のため、取っ手５１０をさらに構成してもよい。

ケースカバー５００には、セルモジュールアセンブリ２００の各種の部品と連結される他の部品が含まれてもよい。ケースカバー５００も、ケース本体４００と同様に、剛性が十分確保されるように製作されることが望ましい。そして、ケースカバー５００も、外部に露出した正極及び負極ターミナル１１０との外部短絡事故を防止するため、絶縁性材質で製作されることが望ましい。

図７は、本発明のバッテリーパックにおいて、ケース本体内部の水平突出リブの位置を説明するための上面図である。また、図８は、本発明のバッテリーパックにおいて、ケース本体の内部にセルモジュールアセンブリが収容された状態の上面図であって、ケース本体の上方からケース本体の内部を眺めた様子である。

図７を参照すれば、ケース本体４００内部の下端に水平突出リブ６００が形成されている。水平突出リブ６００はベースプレート４１０に形成され得る。ベースプレート４１０にはセルモジュールアセンブリを収容して保護可能にする多様な突起構造４１２がさらに形成され得る。水平突出リブ６００はこのような突起構造４１２から突出して形成されてもよい。例えば、水平突出リブ６００は、突起構造４１２から水平方向（ベースプレート４１０に平行な方向）に突出する構造であり、セルモジュールアセンブリに向かって形成され得る。

図７において参照符号２５０は、セルモジュールアセンブリ（図３及び図４の２００）が取り付けられる位置であり、セルモジュールアセンブリの外周部に該当する部分を示したものである。図示されたように、水平突出リブ６００は、セルモジュールアセンブリの外周部に該当する部分２５０の周辺に形成され、以降挿入されるセルモジュールアセンブリ内のセルの積層方向（図５を参照）と平行に、セルモジュールアセンブリに向かって突設されている。そして、セルモジュールアセンブリ内のセルの積層方向と平行に、セルモジュールアセンブリの両側面を固定できるように、水平突出リブ６００は複数個が互いに対向する位置に形成され得る。複数個の水平突出リブ６００は互いに間隔を置いて配列され得る。

このようなケース本体４００に対して、図１のようにセルモジュールアセンブリを上方から下方に挿入して収容した状態が図８に示されている。例えば、図５に示したバッテリーモジュール２１０におけるエンドプレート２３０、２４０が水平突出リブ６００に直接当接するように挿入及び収容される。

セルモジュールアセンブリ２００にはセルの厚み公差によって厚み公差が生じ得る。図５に示したバッテリーモジュール２１０において、エンドプレート２３０、２４０の材質は溶融亜鉛メッキ鋼板（例えば、ＥＮ規格ＨＸ３４０ＬＡＤ＋ＺＦ）または塗装溶融亜鉛メッキ鋼板（例えば、ＪＩＳ規格ＣＧＣＨＳ３４０Ｙ）などであり得、その厚みは１．０ｍｍであり得る。このような材質のエンドプレート２３０、２４０の剛性に比べて、上述した材質の水平突出リブ６００の剛性が弱いため、セルモジュールアセンブリ２００の厚み公差がある場合、水平突出リブ６００が圧縮されながら厚み公差を吸収するようになる。

このように本発明のバッテリーパック１００は、積層されたセルを含むセルモジュールアセンブリ２００をケース本体４００の内部に収容し、ケース本体４００とケースカバー５００とを結合してその内部を密閉し、ケース本体４００内部の水平突出リブ６００が圧縮されながらセルモジュールアセンブリ２００を固定する構造である。

図９は、本発明のバッテリーパックのパックケースに形成される水平突出リブの斜視図である。図１０は、本発明のバッテリーパックにおいて、水平突出リブによるセルモジュールアセンブリの固定方法を説明するための図である。

図９を参照すれば、水平突出リブ６００は、セルモジュールアセンブリの厚み公差を吸収するように前記セルモジュールアセンブリによって圧縮可能な第１リブ６１０、及び第１リブ６１０の外側に設けられて第１リブ６１０を補強するように非圧縮性の第２リブ６２０を含む二重リブ構造である。第２リブ６２０は第１リブ６１０よりも後方に位置する。このとき、後方とは、第１リブ６１０及び第２リブ６２０がセルモジュールアセンブリに向かっている方向と反対の方向を示す。

望ましくは、水平突出リブ６００は、第１リブ６１０、及び第１リブ６１０の両側にそれぞれ設けられた第２リブ６２０を含む。第１リブ６１０に一つのみの第２リブ６２０が設けられても第１リブ６１０を補強する役割が可能であるが、二つの第２リブ６２０の間に第１リブ６１０が介在された構造である場合、構造的な対称性及びこれによる完結性が高く、どの方向から力を受けても対応可能になる。

第１リブ６１０と第２リブ６２０とは一体型構造であり得る。第１リブ６１０と第２リブ６２０との間は継ぎ目のないシームレス構造で連結される。例えば、水平突出リブ６００が含まれたケース本体４００を射出成形によって製作するとき、ケース本体４００の製作のためのモールドキャビティを第１リブ６１０及び第２リブ６２０まで考慮した形状で製作した後射出成形すれば、第１リブ６１０及び第２リブ６２０を含む水平突出リブ６００が含まれたケース本体４００を一体型で製作することができる。すなわち、第２リブ６２０は、第１リブ６１０に別個の構造物を追加的に重ね合わせるかまたは接着して形成するのではなく、ケース本体４００を製作するときに相互一体的に形成することができる。このようにすれば、製造工程も煩雑ではなく、第１リブ６１０と第２リブ６２０とが別個の構造である場合に考慮すべき両者間の結合力、両者の材質の相違などを考慮及び管理しなくても良いという利点があり、構造的にも堅固である。

第１リブ６１０は、第２リブ６２０に比べてセルモジュールアセンブリに向かってさらに突出した長さＬを有し得る。すなわち、第１リブ６１０の長さＬは第２リブ６２０の長さＬ’よりも長い。また、第１リブ６１０は、第２リブ６２０に比べて薄い厚みｄを有し得る。すなわち、第１リブ６１０の厚みｄは第２リブ６２０の厚みｄ’よりも薄い。

第１リブ６１０と第２リブ６２０との材質が同じであっても、このように厚み及び長さを相異なるようにすることで、圧縮される程度を調節することができる。すなわち、第１リブ６１０と第２リブ６２０とが同じ材質で一体的に形成されても、第１リブ６１０を第２リブ６２０よりも長くて薄く形成することで、セルモジュールアセンブリによって第１リブ６１０が圧縮されるようになる。また、第２リブ６２０を第１リブ６１０よりも短くて厚く形成すれば、さらなる力が加えられても圧縮されなくなる。

第１リブ６１０及び第２リブ６２０を含む水平突出リブ６００は、従来の水平突出リブ（図２の４２）に比べてより厚くなる。そして、比較的に大きい重量を有し得る。したがって、水平突出リブ６００とケース本体４００との間の連結強度は従来よりも増加する。また、水平突出リブ６００に厚み方向で力が加えられても、水平突出リブ６００が容易に変形されるか又は破損されることがない。このように二重リブ構造は、水平突出リブ６００により優れた構造的強度を持たせることができる。

第１リブ６１０は、セルモジュールアセンブリがケース本体４００内へと収容される方向（矢印参照）に沿ってセルモジュールアセンブリに向かって徐々に長さが長くなる緩い曲線部６１２、及び曲線部６１２に続いて一定の長さで形成される直線部６１４を含む。また、第２リブ６２０も、セルモジュールアセンブリがケース本体４００内へと収容される方向に沿ってセルモジュールアセンブリに向かって徐々に長さが長くなる緩い曲線部６２２、及び曲線部６２２に続いて一定の長さで形成される直線部６２４を含む。

換言すれば、第１リブ６１０及び第２リブ６２０は、それぞれ上側部及び下側部を含むように設計され、上側部は緩い曲線部、下側部は直線部で形成される。そのうち下側部が長さ方向に圧縮されながら第１リブ６１０で主に圧縮可能な部分になる。

第１リブ６１０が曲線部６１２及び直線部６１４を含むように形成し、第２リブ６２０が曲線部６２２及び直線部６２４を含むように形成すれば、水平突出リブ６００の上側部には角張った部分がない。したがって、セルモジュールアセンブリがケース本体４００内へと収容されるときに、角張った部分と衝突することなく、曲線部６１２、６２２に沿ってスムーズにケース本体４００の下端にまで挿入されるという長所がある。

また、図７に示されたように、複数個の水平突出リブ６００が互いに対向する位置に形成される場合、セルモジュールアセンブリは互いに反対側に形成されて対向している水平突出リブ６００の間の空間に組み立てられるようになる。第１リブ６１０が曲線部６１２及び直線部６１４を含み、第２リブ６２０が曲線部６２２及び直線部６２４を含むように形成されれば、互いに対向する水平突出リブ６００の間の間隔はセルモジュールアセンブリがケース本体４００内へと収容される方向に沿って徐々に広くなってから一定になることになる。

したがって、セルモジュールアセンブリを挿入するときは相対的に広い間隔によって組み立て空間の余裕をある程度確保でき、挿入がほぼ完了したところでは相対的に狭い間隔によって組み立て精度を確保することができる。このような水平突出リブ６００を形成すれば、セルモジュールアセンブリを組み立てるとき、別途の位置補正作業も必要されなくなくなるため、組み立て工程上タクトタイム（ｔａｃｔ ｔｉｍｅ）も短縮することができる。

また、本実施形態において、第２リブ６２０の曲線部６２２は第１リブ６１０の曲線部６１２よりも急傾斜で形成されている。上側部から下側部に行くほど、一定地点までは第１リブ６１０と第２リブ６２０とが等しい曲律で形成されてから、一定地点以後は分離される構造である。これによって、第１リブ６１０が第２リブ６２０よりも突出した形状になり、セルモジュールアセンブリに第２リブ６２０が接する前に第１リブ６１０が常に先に当接することになる。相対的に柔軟であると共に圧縮性を有する第１リブ６１０にセルモジュールアセンブリが先に接するため、不意の事故でセルモジュールアセンブリが第２リブ６２０に当接することで、非圧縮性の第２リブ６２０が壊れる破損の問題を予防することができる。

ケース本体４００の上面からケース本体４００の内部を眺めたとき、すなわち、上方から下方を見下ろしたとき、水平突出リブ６００はケース本体４００の内部に収容されるセルモジュールアセンブリに近くなるほど徐々に厚みが減少するテーパー構造であり得る。そのため、第１リブ６１０及び第２リブ６２０のうち少なくとも一つがテーパー構造で形成され得る。

例えば、曲線部６１２及び直線部６１４を含む第１リブ６１０は、上方から見たとき、前記セルモジュールアセンブリに近くなるほど徐々に厚みが減少するテーパー構造であり得る。同様に、曲線部６２２及び直線部６２４を含む第２リブ６２０は、上方から見たとき、セルモジュールアセンブリに近くなるほど徐々に厚みが減少するテーパー構造であり得る。このようにテーパー構造で形成すれば、第１リブ６１０がセルモジュールアセンブリと直接当接する部分の厚みは相対的に薄く、第１リブ６１０のケース本体４００に連結されている部分の厚みは相対的に厚い。したがって、第１リブ６１０のうちセルモジュールアセンブリと直接当接する部分はより容易に圧縮されて厚み公差を吸収でき、その部分が圧縮される間に第１リブ６１０のケース本体４００に連結されている部分は揺れずに支持できる。第２リブ６２０の場合も、セルモジュールアセンブリに向かう部分の厚みは相対的に薄く、第２リブ６２０のケース本体４００に連結されている部分の厚みは相対的に厚く形成され得る。このようなテーパー構造は、構造的な安定性の高い形状であると共に、比較的に優れた堅固性を有する。

バッテリーパック（図３の１００）において、ケース本体４００内にセルモジュールアセンブリ２００を固定するためには、図９に示されたような水平突出リブ６００が用いられる。バッテリーパック１００を組み立てるとき、図３に示されたようにケース本体４００の内部にセルモジュールアセンブリ２００を収容すると、水平突出リブ６００は図１０のように圧縮される。図１０は、ケース本体４００内にセルモジュールアセンブリ２００が収容された状態で水平突出リブ６００部分を拡大して示した上面図である。

水平突出リブ６００の第１リブ６１０は、セルモジュールアセンブリ２００が挿入されるにつれて圧縮されながら、セルモジュールアセンブリ２００の厚み公差を吸収することができる。しかし、第２リブ６２０は非圧縮性である。第２リブ６２０は、第１リブ６１０の両側に位置する追加的な構造物であると共に、第１リブ６１０がある程度以上は圧縮されないように支持する役割を果たすことができる。したがって、第１リブ６１０が圧縮されても、第２リブ６２０がセルモジュールアセンブリ２００に向かって突出している長さ（図９のＬ）以下には圧縮されない。したがって、組み立て時に第１リブ６１０が圧縮される程度には下限が存在し、圧縮され過ぎて組み立ての偏りが発生する問題を防止することができる。

また、組み立てが終わった後、バッテリーパック１００に外力が加えられてセルモジュールアセンブリ２００の重量及び慣性によって水平突出リブ６００がさらに圧縮される状況が発生しても、第２リブ６２０は圧縮されずに保持できる。したがって、セルモジュールアセンブリ２００の位置ずれも防止することができる。

以上のような多様な実施形態によって、本発明ではセルモジュールアセンブリ２００の外周部を水平突出リブ６００によってより効果的に圧迫することができる。水平突出リブ６００の第１リブ６１０は圧縮されながら厚み公差を吸収することができる。水平突出リブ６００の第２リブ６２０は圧縮されずに第１リブ６１０を補強する。したがって、ケース本体４００の内部におけるセルモジュールアセンブリ２００の位置固定力をより改善することができる。

上述したように、本発明によれば、バッテリーパック１００を組み立てるときセルモジュールアセンブリ２００の組み立て精度を向上でき、バッテリーパック１００を使用するときも外力によってセルモジュールアセンブリ２００の位置がずれることを防止して、構造的完結性が高く且つ安定性が高いバッテリーパック１００を提供することができる。また、本発明によれば、このようなバッテリーパック１００を含む自動車を提供することができる。バッテリーパック１００は、自動車の電装部品に電力を提供するかまたはエンジン始動のための電力を提供し、オルタネーターによって生成される電力によって充電可能である。

一方、本発明は、電気自動車に搭載される大型バッテリーパックにも適用することができる。

図１１は、本発明によるバッテリーパックを含む自動車を概略的に示した図である。

本発明による自動車７００は、本発明によるバッテリーパック１００’、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８００、インバータ８５０及びモーター９００を含んで構成される。望ましくは、自動車７００は電気自動車であり得る。

バッテリーパック１００’は、モーター９００に駆動力を提供して自動車７００を駆動させる電気エネルギー源として使用される。この場合、バッテリーパック１００’は、上述した実施形態よりも多くのセルを含んで１００Ｖ以上の高い公称電圧を有する。その他にバッテリーパック１００’は、上述したバッテリーパック１００と同一または類似である。特に、水平突出リブ（図９の６００）を含む点は同一である。

バッテリーパック１００’は、モーター９００及び／または内燃機関（図示せず）が駆動することでインバータ８５０によって充電または放電し得る。バッテリーパック１００’は、ブレーキ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１００’は、インバータ８５０を通じて自動車７００のモーター９００に電気的に連結される。

上述したように、バッテリーパック１００’にはＢＭＳも含まれている。ＢＭＳは、バッテリーパック１００’内のセルの状態を推定し、推定した状態情報を用いてバッテリーパック１００’を管理する。例えば、バッテリーパック１００’のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）、最大入出力電力許容量、出力電圧などのバッテリーパック１００’の状態情報を推定して管理する。そして、このような状態情報を用いてバッテリーパック１００’の充電または放電を制御し、さらにバッテリーパック１００’の交替時期の推定も可能である。

ＥＣＵ８００は、自動車７００の状態を制御する電子的制御装置である。例えば、アクセラレータ、ブレーキ、速度などの情報に基づいてトルク情報を決定し、モーター９００の出力をトルク情報に合わせて制御する。

また、ＥＣＵ８００は、ＢＭＳから伝達されるバッテリーパック１００’のＳＯＣ、ＳＯＨなどの状態情報に基づいて、バッテリーパック１００’が充電または放電するようにインバータ８５０に制御信号を送信する。インバータ８５０は、ＥＣＵ８００の制御信号に基づいてバッテリーパック１００’を充電または放電させる。モーター９００は、バッテリーパック１００’の電気エネルギーを用いて、ＥＣＵ８００から伝達される制御情報（例えば、トルク情報）に基づいて自動車７００を駆動する。

このような自動車７００は、本発明によるバッテリーパック１００’を含むが、バッテリーパック１００’は上述したように水平突出リブ６００を通じてセルモジュールアセンブリ２００を固定しているため、外力によってセルモジュールアセンブリ２００の固定位置がずれる問題を改善することができる。したがって、自動車７００が走行するときバッテリーパック１００’に加えられる振動または自動車７００の衝突によってバッテリーパック１００’に加えられる衝撃など、バッテリーパック１００’を含む自動車７００を使用するときに加えられる外力によってもバッテリーパック１００’の構造的安定性が維持される。また、このようなバッテリーパック１００’は、安定性に優れて長時間使用可能であるため、それを含む自動車７００は安全であると共に、運用が容易である。

以上、本発明の望ましい実施形態に挙げて図面を参照して説明したが、本発明が上述した特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって多様な変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならない。

１０ バッテリーパック
２０ セルモジュールアセンブリ
３０ パックケース
４０ ケース本体
４２ 水平突出リブ
５０ ケースカバー
６６ＰＡ６６ ポリアミド
１００ バッテリーパック
１００’ バッテリーパック
１１０ 負極ターミナル
２００ セルモジュールアセンブリ
２０５ 電装品
２１０ バッテリーモジュール
２１２ パウチセル
２１４ パウチセル
２２０ セルカートリッジ
２２２ カートリッジ
２２４ 第１カートリッジ
２２６ 第２カートリッジ
２３０ エンドプレート
２４０ エンドプレート
２５０ 部分 ３００ パックケース
４００ ケース本体
４１０ ベースプレート
４１２ 突起構造
４２０ 外壁プレート
５００ ケースカバー
５１０ 手
６００ 水平突出リブ
６１０ 第１リブ
６１２ 曲線部
６１４ 直線部
６２０ 第２リブ
６２２ 曲線部
６２４ 直線部
７００ 自動車
８００ ＥＣＵ
８５０ インバータ
９００ モーター

Claims (9)

1. セルモジュールアセンブリと、
   前記セルモジュールアセンブリを収容するケース本体、及び前記ケース本体と結合されて前記セルモジュールアセンブリをパッケージングするケースカバーを含むパックケースと、
   前記ケース本体の内部下端に、前記セルモジュールアセンブリ内のセルの積層方向と平行に、前記セルモジュールアセンブリに向かって突設された水平突出リブと、を含み、
   前記水平突出リブは、前記セルモジュールアセンブリの厚み公差を吸収するように前記セルモジュールアセンブリによって圧縮可能な第１リブ、及び前記第１リブの外側に設けられて前記第１リブを補強するように前記第１リブよりも後方に位置して非圧縮性の第２リブを含む二重リブ構造であり、
   前記第１リブ及び前記第２リブは、前記セルモジュールアセンブリが前記ケース本体の内部に収容される方向に沿って前記セルモジュールアセンブリに向かって徐々に長さが長くなる曲線部、及び前記曲線部に続いて一定の長さで形成される直線部を含む、バッテリーパック。
2. 前記水平突出リブは、前記第１リブ、及び前記第１リブの両側にそれぞれ設けられた前記第２リブを含む、請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 前記第１リブと前記第２リブとは一体型構造である、請求項１または２に記載のバッテリーパック。
4. 前記第１リブは、前記第２リブに比べて前記セルモジュールアセンブリに向かってさらに突出した長さを有し、前記第２リブに比べて薄い厚みを有する、請求項１から３の何れか一項に記載のバッテリーパック。
5. 前記第２リブの曲線部は、前記第１リブの曲線部よりも急傾斜で形成される、請求項４に記載のバッテリーパック。
6. 前記水平突出リブは、前記ケース本体の上面から前記ケース本体の内部を眺めたとき、前記セルモジュールアセンブリに近くなるほど徐々に厚みが減少するテーパー構造である、請求項１から５の何れか一項に記載のバッテリーパック。
7. 前記水平突出リブは、前記セルモジュールアセンブリ内のセルの積層方向と平行に、前記セルモジュールアセンブリの両面を固定できるように、複数個が互いに対向する位置に形成される、請求項１から６の何れか一項に記載のバッテリーパック。
8. 前記ケース本体と前記水平突出リブとはシームレスに連結されたものである、請求項１から７の何れか一項に記載のバッテリーパック。
9. 請求項１から８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。

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