JP7062175B2 - ガス抜き流路を備えたバッテリーパック - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリーパックに関し、詳しくは、バッテリーセルから発生するガスを外部へと円滑に排出することができるガス流路が適用されたバッテリーパックに関する。
本出願は、２０１８年４月２０日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－００４６３０２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。
電気車両などに適用されるバッテリーパックは、高出力を得るため直列及び／または並列で連結された複数の二次電池セルを含んでいる。前記二次電池セルは、それぞれ正極集電体、負極集電体、セパレータ、活物質、電解液などを含み、構成要素同士の電気化学的反応によって反復的な充放電が可能である。
二次電池セルは、一般にその形状によって、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートに収納されているパウチ型二次電池とに分けられる。パウチ型二次電池は、缶型二次電池に比べて軽くて電解液漏れの可能性が低く、柔軟に変形できるため、より小さい体積及び質量で同じ容量の二次電池を具現できるという長所から、近年電気車両のバッテリーパックの二次電池セルとして好まれている。
パウチ型二次電池は、電気化学的反応によって充電または放電が行われるが、このような充放電過程に伴う熱を効果的に除去できなければ、二次電池の内部温度が急速に上昇するおそれがある。温度の急速な上昇は電解液の分解反応を引き起こし、二次電池の内部においてガスを生成する。
一方、電気車両の場合、二次電池から漏出したガスがバッテリーパックの内部空間に満たされれば、バッテリーパックの内部空間の圧力が増加するようになる。バッテリーパックの内部圧力が急激に増加すれば、パックケースが変形したり他の二次電池の正常動作を妨害し得るため、ガスをバッテリーパックの外部へと迅速に排出しなければならない。そのため、従来のバッテリーパックでは、特許文献１に開示されているように、内部のガスを外部に排出するためのガス排出口を備えている。
しかし、近年、電気車両用バッテリーパックを生産するメーカでは、パックケースをスリム化し、このようなパックケースに二次電池セルを非常に集約的に収納することで、エネルギー密度を極大化したバッテリーパックを製作している。
このようにコンパクトなバッテリーパックは、その構造上、ガスがパックケースのガス排出口から遠い箇所で発生する場合、前記ガス排出口までのガス移動経路が塞がれているか又は非常に狭い。この場合、ガスを迅速に外部に排出できないため、バッテリーパックの内圧が上昇して安定性が低下する短所がある。したがって、エネルギー密度を極大化しながらも、迅速なガス排出が可能な方案が求められている。
したがって、本発明は上記問題点を解決するために創案されたものであり、二次電池セルが集約的に収納されてエネルギー密度が高く、意図された経路に沿ってガスを迅速に排出できる流路を適用することで、安全性を確保したバッテリーパックを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに理解できるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
本発明の一態様によれば、内部空間にセルモジュールアセンブリを収納して一側に開口部を備えたパックケース、及び前記内部空間と連通するガス抜きポートを備えて前記パックケースの開口部を覆うパックカバーを含むバッテリーパックであって、
前記セルモジュールアセンブリは、二次電池セルから構成されたセル積層体と、前記セル積層体の上部及び下部にそれぞれ配置され、前記パックケースの上壁及び下壁にそれぞれ対面して密着する上板及び下板を備えるセル固定用フレームとを含み、前記上板及び下板の少なくとも一方は、対応する前記パックケースの上壁または下壁に対面配置される一面の少なくとも一領域が前記ガス抜きポートに向いて予め指定された経路に沿って凹んで形成された少なくとも１つのガス移動ルートと、前記ガス移動ルートから上下を貫通して形成された少なくとも１つの貫通孔とを備え、前記少なくとも１つの貫通孔は、前記セル積層体の少なくとも一側から漏出したガスが捕集される空間であるガスポケット部の鉛直上部または鉛直下部に形成された、バッテリーパックが提供される。
前記セルモジュールアセンブリは、二次電池セルから構成されたセル積層体と、前記セル積層体の上部及び下部にそれぞれ配置され、前記パックケースの上壁及び下壁にそれぞれ対面して密着する上板及び下板を備えるセル固定用フレームとを含み、前記上板及び下板の少なくとも一方は、対応する前記パックケースの上壁または下壁に対面配置される一面の少なくとも一領域が前記ガス抜きポートに向いて予め指定された経路に沿って凹んで形成された少なくとも１つのガス移動ルートと、前記ガス移動ルートから上下を貫通して形成された少なくとも１つの貫通孔とを備え、前記少なくとも１つの貫通孔は、前記セル積層体の少なくとも一側から漏出したガスが捕集される空間であるガスポケット部の鉛直上部または鉛直下部に形成された、バッテリーパックが提供される。
前記二次電池セルは、パウチ型二次電池セルであり、前記ガスポケット部は、前記ガス抜きポートから最も遠く配置される前記二次電池セルのテラス部分が層状配列された領域に備えられ得る。
前記少なくとも１つのガス移動ルートは、対応する前記貫通孔から前記パックカバーに向いて直線経路を有し得る。
前記セル積層体の両側面部と前記パックケースの両側壁との間の空間に介在され、前記セル積層体を前記パックケースに対して固定する接着用レジンをさらに含み得る。
前記セル固定用フレームは、前記セル積層体の両側面部に垂直に配置され、板面が凹凸構造で形成されて前記二次電池セルのサイドウィング部分が配置されるセルガイドをさらに備え、前記パックケースの両側壁及び前記セルガイドは、予め指定された位置毎に前記接着用レジンが内外に通過する少なくとも１つのレジン孔を備え得る。
前記セル固定用フレームは、前記上板及び前記下板の後端部と垂直に結合される垂直板をさらに備え得る。
前記バッテリーパックは、前記二次電池セルの電極リードが位置した前記セル積層体の少なくとも一側に配置されて前記電極リードと電気的に連結される複数のバスバーと、四角形の枠状であって内側領域に前記複数のバスバーが設けられ、前記セル固定用フレームの端部に着脱結合されるように設けられたバスバー組立体とをさらに含み得る。
前記パックカバーには、内側面の中心部が電装品の形状に対応するように外側に盛り上がって突設されることで内側面に電装品を収容可能な電装品装着部が設けられ得る。
前記バッテリーパックは、前記パックカバーと前記セルモジュールアセンブリとの間で、前記パックカバー及び前記セルモジュールアセンブリと着脱結合可能に設けられるＢＭＳ組立体をさらに含み得る。
本発明の他の様態によれば、上述したバッテリーパックを含む電気自動車が提供される。
本発明の一態様によれば、パックケースの内部空間に二次電池セルを集約的に収納してエネルギー密度を増大させることができ、二次電池セルから発生したガスを意図された経路に沿って迅速にバッテリーパックの外部に排出することでバッテリーパックの内圧上昇を防止して安全性を確保することができる。
また、本発明の他の一態様によれば、セル固定用フレームを使用して二次電池セルを一体的に固定し、ガス移動ルートを確保することでバッテリーパックの体積を最小化することができる。
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。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は本発明の一実施形態によるバッテリーパックの斜視図であり、図２は図１のバッテリーパックのパックケースを分離した斜視図である。
これら図面を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０は、パックケース１００、パックカバー２００、及びセルモジュールアセンブリ３００を含む。
パックケース１００は、セルモジュールアセンブリ３００を内部空間に収納してこれらを保護する構成要素であって、セルモジュールアセンブリ３００に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３００を保護する。このようなパックケース１００は、剛性を十分確保しなければならないため、鋼のような金属または金属合金で製作することが望ましい。
本実施形態によるパックケース１００は、図２に示したように、一側に開口部１４０を有する略直方体の箱状で提供され得る。セルモジュールアセンブリ３００は、前記開口部１４０からパックケース１００の内部空間に挿入配置され得る。また、パックケース１００は、両側壁１３０の予め指定された位置毎に少なくとも１つのレジン孔Ｈを備える。セルモジュールアセンブリ３００がパックケース１００の内部空間に挿入配置されれば、前記レジン孔Ｈから接着用レジンをパックケース１００の内部に注入することで、前記セルモジュールアセンブリ３００をパックケース１００の両側壁１３０に固定することができる。
すなわち、前記接着用レジンは、便宜上図示していないが、セル積層体３１０の両側面部とパックケース１００の両側壁１３０との間の空間に充填され得る。このような接着用レジンは、セルモジュールアセンブリ３００を固定するだけでなく、二次電池セル３１１とパックケース１００との間の熱交換媒体としても機能し得る。
パックケース１００は、モノフレームとリアカバーで構成され得る。モノフレームは、上壁１１０と下壁１２０との厚さが同一であり、両側壁１３０の厚さが同一であり、中空の四角管状で製作された構造体であると言える。モノフレームの開口部のうち１つは、板状のリアカバーで閉鎖され得る。もちろん、パックケース１００はモノフレームとリアカバーとが一体的に形成されるように製作されてもよい。
パックカバー２００は、ガス抜きポート２１０を備え、パックケース１００の開口部を覆うようにパックケース１００に取り付けられ得る。ガス抜きポート２１０は、バッテリーパック１０の内部で発生したガスを外部へと排出する手段であって、パックケース１００の内部空間と連通するように設けられる。
また、パックカバー２００は、外側に正極ターミナル端子及び負極ターミナル端子を備え、非常時に高電流の流れを遮断するための装置であるＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）２３０などの電装品を組み立て可能な空間である電装品装着部２２０を内側に備え得る。
例えば、図３及び図４に示したように、電装品装着部２２０は、パックカバー２００の中心部が外側に盛り上がって突設されることで、その内側面に形成され得る。前記電装品装着部２２０は、該当位置に取り付けられる電装品の形状に合わせて形成され得る。
また、パックカバー２００には、図４のように、ＢＭＳ組立体４００がさらに結合され得る。ＢＭＳ組立体４００は、ＢＭＳチップと電流センサ４１０（シャント抵抗）などが実装されているＢＭＳ回路基板、及び前記ＢＭＳ回路基板を支持するＢＭＳハウジングで構成され、前記ＢＭＳハウジングがパックカバー２００の内周側に沿ってスナップ－フィット（ｓｎａｐ－ｆｉｔ）方式で着脱可能に組み立てられることでパックカバー２００に一体的に固定結合され得る。
ＢＭＳ組立体４００は、このようにパックカバー２００に固定された状態で、さらにセルモジュールアセンブリ３００の前端部（電極リード３１１ａの方向）に電気的及び構造的に連結されるように組み立てられ得る。パックカバー２００の正極ターミナルと負極ターミナル、ＢＭＳ組立体のＢＭＳ回路基板、及びセルモジュールアセンブリ３００の二次電池セル３１１は、互いにバスバー、ケーブル、コネクタなどの部品などで電気的に接続し得るが、これは当業者に自明な事項であるため詳しい説明は省略する。
一方、セルモジュールアセンブリ３００は、セル積層体３１０、バスバー組立体３２０、セル固定用フレーム３３０を含んで構成され、図５に示したように、パックケース１００の内部空間にタイトに挿入配置され得る。すなわち、セルモジュールアセンブリ３００の幅及び高さは、パックケース１００の内部空間の幅及び高さとほぼ同じである。
セルモジュールアセンブリ３００の主要構成要素であるセル積層体３１０は、積層配列された二次電池セル３１１の集合体であると言える。ここで、二次電池セル３１１はパウチ型二次電池である。それぞれのパウチ型二次電池は、電極組立体、電極組立体を収容するパウチ外装材、及び電極組立体と連結されてパウチ外装材の外部に一部が突出した電極リード３１１ａを含む。
パウチ外装材は、上部パウチ及び下部パウチで構成され、上部パウチと下部パウチとは周縁が互いに接着されることで電極組立体をその内部空間に収容する。このようにシーリングされたパウチ外装材の周縁をテラス３１２と定義する。電極組立体の形態によってパウチ型二次電池の形状が多様に決定され得るが、パウチ型二次電池は一般に略長方形状に製造され得る。
このようなパウチ型二次電池のテラス３１２は、その位置によって短辺側テラス３１２と長辺側テラス３１２とに分けられる。特に、長辺側テラス３１２は、パウチ型二次電池の側面に該当する部分であって、サイドウィングとも称する。
バスバー組立体３２０は、複数のバスバー３２１、それぞれのバスバー３２１と接続する印刷回路基板３２２、及びこれらを支持するバスバーハウジング３２３を含む。
複数のバスバー３２１は、金属棒状であって、表面に二次電池セル３１１の電極リード３１１ａが取り付けられ得る。すなわち、二次電池セル３１１の電極リード３１１ａは、例えば、対応するバスバー３２１に端部が溶接されて相互電気的に接続し得る。
前記複数のバスバー３２１は印刷回路基板３２２に一端が接続され得る。印刷回路基板３２２は、このようなそれぞれのバスバー３２１を通じて二次電池セル３１１の電圧特性をセンシングし、ケーブルコネクタで接続しているＢＭＳに電圧情報を伝達するために用いられる。
バスバーハウジング３２３は、前記複数のバスバー３２１及び印刷回路基板３２２が取り付けられる場所を提供するフレームの役割をする。
本実施形態のバスバーハウジング３２３は、四角形の枠状であって、内側領域に前記複数のバスバー及び印刷回路基板３２２が設けられ、外周部分がセル固定用フレーム３３０の前端部に着脱可能に嵌合されるように設けられる。このようなバスバーハウジング３２３の側面部には、着脱結合手段としてフック孔が備えられ得る。勿論、本実施形態と異なり、セル固定用フレーム３３０にフック孔を設け、バスバーハウジング３２３の側面部にフックを設けてもよい。
セル固定用フレーム３３０は、二次電池セル３１１の積層方向に対して前記セル積層体３１０の上部及び下部にそれぞれ配置されて前記セル積層体３１０を上部及び下部をそれぞれ支持する上板３３１及び下板３３２、そして上板３３１の後端部と下板３３２の後端部とを垂直で連結する垂直板３３３を含むことができる。ここで、上板３３１の後端部と下板３３２の後端部は、パックケース１００の開口部１４０の反対側に位置した上板３３１の端部と下板３３２の端部を意味する。
セル固定用フレーム３３０の上板３３１及び下板３３２は、図５のように、セルモジュールアセンブリ３００をパックケース１００の内部空間に挿入したとき、パックケース１００の上壁１１０及び下壁１２０にそれぞれ対面して密着する。すなわち、上板３３１と下板３３２、そしてセル積層体３１０を含む高さは、パックケース１００の内部空間に対応する寸法で予め決められ得る。
また、セル固定用フレーム３３０は、セル積層体３１０の両側面部に垂直に配置され、板面が凹凸構造で形成されたセルガイド３３４をさらに含むことができる。
前記セルガイド３３４によって、二次電池セル３１１は上下が固定された状態で、前記上板３３１、下板３３２、垂直板３３３、及びセルガイド３３４で囲まれた空間に１つずつスライド方式で挿入配置され得る。換言すれば、セル積層体３１０は、二次電池セル３１１を前記セル固定用フレーム３３０内に１つずつスライド方式で押し込む方式で構成し得る。この場合、二次電池セル３１１の両側部分がセルガイド３３４によってガイドされるため、決められた位置に正確に積層することができる。
前記セルガイド３３４は、予め指定された位置毎に前記接着用レジンが内外に通過する少なくとも１つのレジン孔Ｈをさらに備えることができる。上述したように、パックケース１００の両側壁１３０のレジン孔Ｈから接着用レジンをパックケース１００の内部に注入することができる。このとき、パックケース１００の内部に注入された接着用レジンの一部は、セルガイド３３４とパックケース１００の側壁１３０との間に広がり、他の一部は前記セルガイド３３４のレジン孔Ｈを通って二次電池セル３１１とセルガイド３３４との間の空間に広がり得る。したがって、二次電池セル３１１とセルガイド３３４とパックケース１００の側壁１３０とは、接着用レジン（図示せず）によって相互固定結合できる。
前記セルガイド３３４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの熱伝導性に優れた材質で設けられ得る。この場合、充放電過程に伴う二次電池セル３１１の熱がセルガイド３３４及び接着用レジンを通じて外部に素早く放出できる。
このような本実施形態によれば、セル積層体３１０がセル固定用フレーム３３０の上板３３１及び下板３３２によって圧迫され、接着用レジンによって両側面部が固定されるため、振動や外部衝撃の際にも二次電池セル３１１の電気的接続信頼性を確保することができる。また、セル積層体３１０を固定するための部品数を節減し、エネルギー密度及び組立性を向上させることができる。
一方、二次電池セル３１１は、充放電時の電解液分解反応によって二次電池セル３１１の内部でガスが発生し、膨れ現象が酷くなれば、内圧の上昇によってテラス３１２部分のシーリング性が弱くなって、ガスが外部に漏出するおそれがある。
本実施形態の場合、二次電池セル３１１の両側面とパックケース１００の両側壁１３０との間が接着用レジンで充填されているため、二次電池セル３１１の両側面からはガスが容易に漏れないが、接着用レジンが充填されていない二次電池セル３１１の短辺側テラス３１２部分からガスが漏れるおそれがある。
このようなガスをバッテリーパック１０内の意図された経路に沿って迅速に外部に排出するため、本発明によるバッテリーパック１０は、セル固定用フレーム３３０の上板３３１と下板３３２に備えられるガス移動ルート３３５及び貫通孔３３６を含む。
例えば、図５～図７に示したように、セル固定用フレーム３３０の上板３３１及び下板３３２の少なくとも一方は、対応する前記パックケース１００の上壁１１０または下壁１２０に対面配置される一面の少なくとも一領域が前記ガス抜きポート２１０に向いて予め指定された経路に沿って表面が凹んで形成された少なくとも１つのガス移動ルート３３５、及び前記ガス移動ルート３３５の板面が上下に貫通して形成された少なくとも１つの貫通孔３３６を備える。
上述したように、セルモジュールアセンブリ３００をパックケース１００の内部空間に挿入すれば、例えばセル固定用フレーム３３０の上板３３１がパックケース１００の上壁１１０に対面して密着することで、パックケース１００の上壁１１０で覆われたガス移動ルート３３５はガスの流れを誘導可能な通路になる。
セル積層体３１０で発生したガスは、前記セル固定用フレームの上板３３１と下板３３２に形成された少なくとも１つの貫通孔３３６を通って前記ガス移動ルート３３５に誘導されてガス抜きポート２１０の方向に流れることができる。
パウチ型二次電池セルの場合、一般に周縁がシーリング処理された四角板状であって、周縁部分でガスが漏出する。これに鑑みて、本実施形態の少なくとも１つの貫通孔３３６は、セル積層体３１０からガスが漏出し得る位置に最も近く位置するように、前記上板３３１と下板３３２の角領域に設けられる。
ここで、前記上板３３１と下板３３２の角領域は、セル積層体３１０の外縁領域に対応する領域として特定され得、この場合、前記少なくとも１つの貫通孔３３６は層状配列された二次電池セル３１１の短辺側テラス３１２部分の鉛直上部または鉛直下部に位置するようになる。
前記二次電池セル３１１の短辺側テラス３１２部分は、厚さが他の部分より薄く、その上／下部に空いた空間が多く存在する。したがって、二次電池セル３１１の内部で発生したガスは、二次電池セル３１１のテラス３１２から漏れて前記空いた空間に捕集され得る。このように、セル積層体３１０を形成する二次電池セル３１１の少なくとも一側から漏出したガスが捕集される空いた空間をガスポケット部３３７と特定する。
従来の技術では、二次電池セル３１１において電極リード３１１ａのないテラス３１２部分を折り曲げてサイズを縮小することが一般的であるが、本発明は、二次電池セル３１１の短辺側テラス３１２部分を折り曲げずに残すことで、セル固定用フレームの上板３３１と下板３３２と垂直板３３３との間にガスポケット部３３７を設け、これをガスが上下方向に移動可能な空間として活用する。
このような本実施形態によるガスポケット部３３７は、図５及び図６に示したように、ガス抜きポート２１０から最も遠く位置した二次電池セルのテラス３１２部分が層状配列された箇所に設けられ得る。
本実施形態による前記少なくとも１つの貫通孔３３６は複数個が設けられ、前記ガスポケット部３３７に対応する上板３３１と下板３３２の角領域に１つずつ位置し得る。換言すれば、前記貫通孔３３６は、上板３３１に２つ、下板３３２に２つで総４つが設けられる。
また、少なくとも１つのガス移動ルート３３５は、対応する前記貫通孔３３６から上板３３１及び下板３３２の長手方向に沿ってガス抜きポート２１０があるパックカバー２００に向いて直線経路を有し、上板３３１と下板３３２の両側方にそれぞれ１つずつ総４つが設けられる。
このように、ガス移動ルート３３５を上板３３１と下板３３２の両側方に設けてガスの流れを両側に誘導することで、パックカバー２００側の構造物（例えば、バスバー組立体３２０またはＢＭＳ組立体４００）との干渉を回避することができる。
換言すれば、ＢＭＳ組立体４００やバスバー組立体３２０は、中央領域にバスバー３２１、印刷回路基板３２２などのガスの流れを妨害する部品が集中されている一方、両側部分は相互間のスナップ－フィット締結のための形状合わせ部分であって、ガスが通過可能な隙間が中央部分よりも多く存在する。したがって、ガス移動ルート３３５を両側方に設けることがガスの流れに有利である。
また、セル固定用フレーム３３０の上板３３１と下板３３２に直接スナップ－フィット締結されるバスバーハウジング３２３は、図５を参照すると、両側方部分が中心部に比べて低く段差付けられた形状を有し得る。前記段差付けられた両側方部分は、前記ガス移動ルート３３５と直接連通され得る。
以下、図６及び図７を一緒に参照して、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０のガス排出経路を簡単に説明する。
二次電池セル３１１の両側サイドウィング（長辺側テラス３１２）部分は、セルガイド３３４及びパックケース１００の側壁１３０に対面しており、これらの間の空間は接着用レジン（図示せず）で充填されているため、ガスが漏出又は移動することができない。一方、二次電池セル３１１の両側サイドウィング部分を除いた短辺側テラス３１２の２箇所では周辺が塞がれていないため、二次電池セル３１１の外部へとガスが漏出し得る。
まず、電極リード３１１ａが位置した二次電池セル３１１の短辺側テラス３１２部分から漏れたガスは、ガス抜きポート２１０に隣接しており、前方が完全に塞がれている構造ではないため、迅速にガス抜きポート２１０を通ってバッテリーパック１０の外部へと排出できる。
その後、二次電池セル３１１の（ガス抜きポート２１０から最も遠い）他の短辺側テラス３１２部分から漏れたガスは、ガスポケット部３３７に捕集されて、前記ガスポケット部３３７の上部と下部に位置した貫通孔３３６を通ってセル固定用フレームの上板と下板のガス移動ルートに拡散することができる。そして、図７の矢印で示したガス流れ線のように、ガスの流れがパックカバー２００側に誘導され、ガス抜きポート２１０を通ってバッテリーパック１０の外部へと排出できる。
このような本発明の構成によれば、パックケース１００の内部空間に二次電池セル３１１が集約的に収納されるため、バッテリーパック１０のエネルギー密度が非常に高く、二次電池セル３１１からガスが発生しても意図された経路に沿って迅速にバッテリーパック１０の外部へと排出できるため、バッテリーパック１０の内圧上昇による爆発の危険を防止することができる。
参考までに、本実施形態によるバッテリーパック１０は、一方向パウチ型二次電池セル３１１を使用して構成したバッテリーパック１０であるが、本発明の権利範囲が一方向パウチ型二次電池セル３１１を適用したバッテリーパック１０に限定されることはない。すなわち、正極リードと負極リードとが反対方向に位置する両方向パウチ型二次電池セル３１１から構成したバッテリーパックにおいても、ガス抜きポート２１０から最も遠い箇所に位置した二次電池セル３１１のテラス３１２部分で発生するガスの流れが、本実施形態と同様に、セル固定用フレーム３３０の上板３３１と下板３３２のガス移動ルート３３５と貫通孔３３６によってガス抜きポート２１０に誘導され得る。
また、本実施形態によるバッテリーパックは、パウチ型二次電池セルを使用しているが、本発明の権利範囲がこれに限定されることはない。パウチ型二次電池セルの代案として、角形または円筒型二次電池セルも適用され得る。例えば、角形または円筒型二次電池セルは１段または２段以上の積層体を形成可能である。セル固定用フレームの上板３３１と下板３３２は、前記角形または円筒型二次電池セルから構成されたセル積層体の上部と下部をそれぞれ支持するように前記セル積層体の上部及び下部にそれぞれ配置され、パックケース１００の上壁１１０及び下壁１２０に密着するようにパックケース１００に挿入され得る。この場合、角形または円筒型二次電池セルを使用したバッテリーパックであっても、上述した実施形態のように、セル固定用フレームの上板３３１／下板３３２及びパックケースの上壁１１０／下壁１２０に当接する領域にガス排出路が形成され得る。
一方、本発明によるバッテリーパックは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用可能である。すなわち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを１つ以上含むことができる。
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
一方、本明細書における上、下、左、右、前、後のような方向を示した用語は、説明の便宜上使用されたものに過ぎず、対象になる物の位置や観測者の位置などによって変り得ることは本発明の当業者に自明である。
１０ バッテリーパック
１００ パックケース
１１０ 上壁
１２０ 下壁
１３０ 側壁
１４０ 開口部
２００ パックカバー
２１０ ポート
２２０ 電装品装着部
３００ セルモジュールアセンブリ
３１０ セル積層体
３１１ 二次電池セル
３１１ａ 電極リード
３１２ テラス
３２０ バスバー組立体
３２１ バスバー
３２２ 印刷回路基板
３２３ バスバーハウジング
３３０ セル固定用フレーム
３３１ 上板
３３２ 下板
３３３ 垂直板
３３４ セルガイド
３３５ ガス移動ルート
３３６ 貫通孔
３３７ ガスポケット部
４００ ＢＭＳ組立体
４１０ 電流センサ
Ｈ レジン孔
１００ パックケース
１１０ 上壁
１２０ 下壁
１３０ 側壁
１４０ 開口部
２００ パックカバー
２１０ ポート
２２０ 電装品装着部
３００ セルモジュールアセンブリ
３１０ セル積層体
３１１ 二次電池セル
３１１ａ 電極リード
３１２ テラス
３２０ バスバー組立体
３２１ バスバー
３２２ 印刷回路基板
３２３ バスバーハウジング
３３０ セル固定用フレーム
３３１ 上板
３３２ 下板
３３３ 垂直板
３３４ セルガイド
３３５ ガス移動ルート
３３６ 貫通孔
３３７ ガスポケット部
４００ ＢＭＳ組立体
４１０ 電流センサ
Ｈ レジン孔
Claims (10)
- 内部空間にセルモジュールアセンブリを収納して一側に開口部を備えたパックケース、及び前記内部空間と連通するガス抜きポートを備えて前記パックケースの開口部を覆うパックカバーを含むバッテリーパックであって、
前記セルモジュールアセンブリは、
二次電池セルから構成されたセル積層体と、
前記セル積層体の上部及び下部にそれぞれ配置され、前記パックケースの上壁及び下壁にそれぞれ対面して密着する上板及び下板を備えるセル固定用フレームとを含み、
前記上板及び下板の少なくとも一方は、
対応する前記パックケースの上壁または下壁に対面配置される一面の少なくとも一領域が前記ガス抜きポートに向いて予め指定された経路に沿って凹んで形成された少なくとも１つのガス移動ルートと、
前記ガス移動ルートから上下に貫通して形成された少なくとも１つの貫通孔とを備え、
前記少なくとも１つの貫通孔は、前記セル積層体の少なくとも一側から漏出したガスが捕集される空間であるガスポケット部の鉛直上部または鉛直下部に形成され、
前記二次電池セルは、パウチ型二次電池セルであり、
前記ガスポケット部は、前記ガス抜きポートから最も遠く配置される前記二次電池セルのテラス部分が層状配列された領域に設けられる、バッテリーパック。 - 前記少なくとも１つのガス移動ルートは、対応する前記貫通孔から前記パックカバーに向いて直線経路を有する、請求項１に記載のバッテリーパック。
- 前記セル積層体の両側面部と前記パックケースの両側壁との間の空間に介在され、前記セル積層体を前記パックケースに対して固定する接着用レジンをさらに含む、請求項１又は２に記載のバッテリーパック。
- 前記セル固定用フレームは、
前記セル積層体の両側面部に垂直に配置され、板面が凹凸構造で形成されて前記二次電池セルのサイドウィング部分が配置されるセルガイドをさらに備え、
前記パックケースの両側壁及び前記セルガイドは、予め指定された位置毎に前記接着用レジンが内外に通過する少なくとも１つのレジン孔を備える、請求項３に記載のバッテリーパック。 - 内部空間にセルモジュールアセンブリを収納して一側に開口部を備えたパックケース、及び前記内部空間と連通するガス抜きポートを備えて前記パックケースの開口部を覆うパックカバーを含むバッテリーパックであって、
前記セルモジュールアセンブリは、
二次電池セルから構成されたセル積層体と、
前記セル積層体の上部及び下部にそれぞれ配置され、前記パックケースの上壁及び下壁にそれぞれ対面して密着する上板及び下板を備えるセル固定用フレームとを含み、
前記上板及び下板の少なくとも一方は、
対応する前記パックケースの上壁または下壁に対面配置される一面の少なくとも一領域が前記ガス抜きポートに向いて予め指定された経路に沿って凹んで形成された少なくとも１つのガス移動ルートと、
前記ガス移動ルートから上下に貫通して形成された少なくとも１つの貫通孔とを備え、
前記少なくとも１つの貫通孔は、前記セル積層体の少なくとも一側から漏出したガスが捕集される空間であるガスポケット部の鉛直上部または鉛直下部に形成され、
前記セル積層体の両側面部と前記パックケースの両側壁との間の空間に介在され、前記セル積層体を前記パックケースに対して固定する接着用レジンをさらに含み、
前記セル固定用フレームは、
前記セル積層体の両側面部に垂直に配置され、板面が凹凸構造で形成されて前記二次電池セルのサイドウィング部分が配置されるセルガイドをさらに備え、
前記パックケースの両側壁及び前記セルガイドは、予め指定された位置毎に前記接着用レジンが内外に通過する少なくとも１つのレジン孔を備える、バッテリーパック。 - 前記セル固定用フレームは、
前記上板及び前記下板の後端部と垂直に結合される垂直板をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリーパック。 - 前記バッテリーパックは、
前記二次電池セルの電極リードが位置した前記セル積層体の少なくとも一側に配置されて前記電極リードと電気的に連結される複数のバスバーと、
四角形の枠状であって内側領域に前記複数のバスバーが設けられ、前記セル固定用フレームの端部に着脱結合されるように設けられたバスバーハウジングを備えるバスバー組立体とをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリーパック。 - 前記パックカバーには、内側面の中心部が電装品の形状に対応するように外側に盛り上がって突設されることで前記内側面に前記電装品を収容可能な電装品装着部が設けられる、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
- 前記バッテリーパックは、
前記パックカバーと前記セルモジュールアセンブリとの間で、前記パックカバー及び前記セルモジュールアセンブリと着脱結合可能に設けられるＢＭＳ組立体をさらに含む、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。 - 請求項１から９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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