JP2024540675A - セルアセンブリとこれを含むバッテリーパック及び自動車 - Google Patents

Abstract

本発明によるセルアセンブリは、１つ又は積層された２つ以上のパウチ型バッテリーセルからなるセルスタックと、前記セルスタックの幅方向に沿った前記セルスタックの両側面部と、前記セルスタックの上部をカバーするように設けられたセルカバーと、を含み、前記セルカバーは、前記セルスタックの幅に応じて前記セルカバーの幅を調節できるように構成され得る。

Description

本発明は、セルアセンブリとこれを含むバッテリーパック及び自動車に関し、より詳しくは、パウチ型バッテリーセルの厚さ又はその数に応じて幅を可変に調節して前記パウチ型バッテリーセルを収容できるセルカバーが適用されたセルアセンブリと、これを含むバッテリーパック及び自動車に関する。

本出願は、２０２２年０８月３１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－０１１０３７６号、及び２０２３年０５月１９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２３－００６５２４５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。

モバイル機器に対する技術開発と需要が増加することにつれ、エネルギー源としての二次電池需要が急激に増加しており、従来は二次電池としてニッケルカドミウム電池又は水素イオン電池が使用されていたが、最近では、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんどないため充電及び放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いリチウム二次電池が多く用いられている。

このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板がセパレーターを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに封止して収納する外装材、すなわち電池ケースを備える。

一般に、二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に内蔵されている缶型と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに内蔵されているパウチ型とに分類される。

パウチ型二次電池の場合、軽量であり、積層時にデッドスペース（ｄｅａｄ ｓｐａｃｅ）が少ないため、体積に対して高いエネルギー密度を有するなど多くの利点を有している。しかしながら、前記パウチ型二次電池は、外部からの衝撃に相対的に弱く、組立性が多少劣るという問題がある。

このため、従来のバッテリーパックの場合、モジュールケースの内部に複数のパウチ型二次電池を収納してバッテリーモジュールを構成し、このようなバッテリーモジュールを１つ以上パックケースの内部に収納してバッテリーパックを構成する。前記バッテリーモジュールの一例として、先行文献（韓国特開第１０－２０１５－００４４５９９号公報）などに開示されたように、従来のバッテリーモジュールは、カートリッジとも呼ばれるプラスチック材料の積層用フレーム、セル積層方向の両端のプレート、ボルトのような締結部材などの様々な構成要素を用いて、複数のパウチ型二次電池を保持及び積層したセル積層体、及び前記セル積層体を収納できるように設けられたモジュールケースを含む。この場合、外部衝撃よりパウチ型二次電池を保護でき、流動が抑制されるため、電気的信頼性を確保することができた。

しかしながら、上記のようにパウチ型二次電池をバッテリーモジュール単位で組み立ててバッテリーパックに搭載する場合は、エネルギー密度の点で不利となる可能性がある。特に、バッテリーモジュールは、パウチ型二次電池だけでなく、モジュールケース、積層用フレームなどの様々な構成要素を含んでいるため、バッテリーパックの重さと体積が不必要に増加する可能性がある。そこで、最近では、バッテリーモジュールの製作過程を省略し、複数のパウチ型二次電池をパックケースに直ちに取り付ける、いわゆるセル・トゥ・パック（Ｃｅｌｌ Ｔｏ Ｐａｃｋ）タイプのバッテリーパックに関する研究開発が盛んに行われている。

ところが、軟質のパウチケースを有するパウチ型二次電池は、パックケースに取り付ける過程で固定が容易でなく、損傷の危険もある。また、外部衝撃に対する耐久性も低下するおそれも大きい。したがって、本出願人は、韓国特開第１０－２０２３－００２１６０７号公報に開示されているように、所定の数のパウチ型二次電池を部分的に取り囲んで収容できるセルカバーを開発した。しかしながら、従来のセルカバーは、内部に収容できるパウチ型二次電池の数や厚さが定められている。したがって、組立工程時の状況に応じて１つのセルカバーに収納できるパウチ型二次電池の数を増減できないという欠点がある。

本発明が達成しようとする技術的課題は、パウチ型バッテリーセルをパックケースに安定的かつ空間効率的に搭載でき、パウチ型バッテリーセルの厚さ又は数に応じて幅を調節できるセルカバーを含むセルアセンブリを提供することを一目的とする。

また、前記セルアセンブリを用いることで、組み立てが簡単でエネルギー密度が向上したバッテリーパックを提供することを一目的とする。

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制限されず、言及されていないまた他の課題は、以下に記載された発明の説明から当業者であれば明確に理解できるであろう。

本発明の一態様によると、１つ又は積層された２つ以上のパウチ型バッテリーセルからなるセルスタックと、前記セルスタックの幅方向に沿った前記セルスタックの両側面部、及び前記セルスタックの上部をカバーするように設けられたセルカバーと、を含み、前記セルカバーは、前記セルスタックの幅に応じて前記セルカバーの幅を調節できるように構成されたセルアセンブリが提供され得る。

前記セルカバーは、前記セルスタックの下部が露出するように前記セルスタックを取り囲むように構成され得る。

前記セルカバーは、前記セルスタックの上面部をカバーし、幅が可変に調節される幅調節上側カバー部と、前記幅調節上側カバー部の一側端から下部方向に延び、前記セルスタックの一側面部をカバーする第１側面カバー部と、前記幅調節上側カバー部の他側端から下部方向に延び、前記セルスタックの他側面部をカバーする第２側面カバー部と、を含むことができる。

前記幅調節上側カバー部は、前記第１側面カバー部と一体に形成される第１上側カバー部と、前記第１上側カバー部から分離され、前記第２側面カバー部と一体に形成される第２上側カバー部と、前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部に接続し、前記第１上側カバー部と前記第２上側カバー部が同じ高さで水平移動可能なように支持するジョイントブラケットユニットと、を含むことができる。

前記ジョイントブラケットユニットは、前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部の上部に配置される蓋板部と、前記蓋板部の長手方向に沿った前記蓋板部の少なくとも一端部に備えられ、前記第１上側カバー部の端部及び前記第２上側カバー部の端部を外側から内側に取り囲むように折り曲げられた形態で設けられるリンク部と、を含むことができる。

前記リンク部は、前記蓋板部の端部から下部方向に折り曲げられた折り曲げ部と、前記折り曲げ部と交差する方向に延び、前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部の下部で前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部を一体に支持する支持部と、を含むことができる。

前記ジョイントブラケットユニットは、予め定められた位置に備えられる第１締結孔を含み、前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部は、前記ジョイントブラケットユニットに対して相対移動して、前記第１締結孔と上下方向において合致される少なくとも１つの第２締結孔を含むことができる。

前記ジョイントブラケットユニットは、前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部の上部に配置される第１蓋板部と、前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部の下部に配置される第２蓋板部と、前記第１上側カバー部の端部及び前記第２上側カバー部の端部を一体に取り囲み、前記第１蓋板部と前記第２蓋板部を連結する連結部と、を含むことができる。

前記第１蓋板部は、予め定められた位置に第１長孔を備え、前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部は、それぞれ第２長孔を備え、前記第１上側カバー部又は前記第２上側カバー部を水平移動する際に、前記第１長孔と前記第２長孔の少なくとも一部分が互いに合致されるように構成され得る。

前記パウチ型バッテリーセルの電極リードと電気的に接続されるターミナルバスバーを備えたバスバー組立体をさらに含むことができる。

本発明の他の態様によると、上述したセルアセンブリを一方向に積層したセルアセンブリグループと、前記セルアセンブリグループが載置されるパックトレイ、及び前記セルアセンブリグループをカバーするパックカバーを備えるパックケースと、を含むバッテリーパックを提供することができる。

前記セルアセンブリグループは、前記パックトレイの上面に接着して固定されるように構成され得る。

前記パックトレイは、内部に冷媒が流動できる冷却チャネルを含むことができる。

前記パックトレイは、前記セルカバーの下端が挿入固定される固定溝を備えることができる。

本発明のまた他の態様によると、上述したバッテリーパックを含む自動車を提供することができる。

本発明の一態様によると、内部に収容するパウチ型バッテリーセルの厚さ又はその数に応じて幅を可変に調節できるセルカバーを含むセルアセンブリを提供することができる。

本発明の他の態様によると、前記セルアセンブリを用いてバッテリーパックを組み立てることで、バッテリーパックの組立工程を簡素化し、エネルギー密度を向上させることができる。

その他、本発明は様々な効果を有することができ、これについては各実施形態で説明するか、当業者が容易に類推できる効果などについては説明を省略する。

本発明の一実施形態に係るセルアセンブリの概略的な斜視図である。 図１のセルアセンブリの概略的な分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るセルカバーの主要構成を示す斜視図である。 図３のセルカバーの結合斜視図である。 図４のセルカバーの部分拡大図である。 図４のセルカバーの幅を広く調節した例を示す図である。 図６のセルカバーの部分拡大図である。 本発明の一実施形態に係るセルカバーを用い、状況に応じてセルカバーの幅を調節してパウチ型バッテリーセルを収納した例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るセルカバーの主要構成を示す斜視図である。 図９のセルカバーの結合斜視図である。 本発明のまた他の実施形態に係るセルカバーの主要構成を示す斜視図である。 図１１のセルカバーの結合斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーパックの構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーパックの一部断面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを含む自動車を概略的に示す図である。

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。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使用される用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、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じた意味及び概念で解釈されるものである。

したがって、本明細書に記載された実施形態に示された構成は、本発明の最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表すものではないため、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されたい。

図１は、本発明の一実施形態に係るセルアセンブリの概略的な斜視図であり、図２は、図１のセルアセンブリの概略的な分解斜視図であり、図３は、本発明の一実施形態に係るセルカバーの主要構成を示す斜視図である。

図１から図３を参照すると、本発明の一実施形態に係るセルアセンブリ１００は、セルスタック１１０及びセルカバー１２０を含む。

前記セルスタック１１０は、１つ又は積層された２つ以上のパウチ型バッテリーセル１１１であり得る。前記パウチ型バッテリーセル１１１は、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と電解質物質を収納し、前記パウチ外装材をシールする方式によって製造することができる。ここで、前記電極組立体は、正極板及び負極板、前記正極板と前記負極板との間に介在される分離膜を含む。

図２を参照すると、前記パウチ型バッテリーセル１１１は、電極端子として機能する電極リード１１１ａを含み、前記電極リード１１１ａは、前記電極組立体と電気的に接続され、パウチ外装材の外部に露出するように設けられ得る。このような電極リード１１１ａは、正極リードと負極リードを一対で含む。ここで、前記正極リードと前記負極リードは、パウチ型バッテリーセル１１１の長手方向（Ｘ方向）に沿った前後方の両端部に備えられ得る。

また、前記パウチ型バッテリーセル１１１は、電極組立体が収納された収納部Ｒと、前記収納部Ｒの周囲を取り囲む４つの縁部Ｅ１～Ｅ４を備えることができる。４つの前記縁部Ｅ１～Ｅ４とは、例えば、図２のように起立配置されたパウチ型バッテリーセル１１１において、前記収納部Ｒを基準に、上側縁部Ｅ１、下側縁部Ｅ２、前方側縁部Ｅ３及び後方側縁部Ｅ４を意味する。

ここで、前記縁部Ｅ１～Ｅ４はすべてシール部であるか、上側縁部Ｅ１又は下側縁部Ｅ２を除いた残りの３つの縁部Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４又はＥ１、Ｅ３、Ｅ４がシール部である場合もある。詳しく説明すると、電極組立体を収納するとき、一枚のラミネートフィルムを折りたたむ方式を適用したパウチ型バッテリーセル１１１は３つのシール部を有し、２枚のラミネートフィルムの縁部を接合する方式を適用したパウチ型バッテリーセル１１１は４つのシール部を有する。これによって、パウチ型バッテリーセル１１１は、３つの縁部Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４又はＥ１、Ｅ３、Ｅ４がシール部であり、又は４つの縁部Ｅ１～Ｅ４がすべてシール部である場合もある。

前記セルカバー１２０は、少なくとも１つのパウチ型バッテリーセル１１１を取り囲むように構成され得る。言い換えれば、前記セルカバー１２０は、前記セルスタック１１０を取り囲むように構成され得る。特に、前記セルカバー１２０は、前記セルスタック１１０の下部が露出するように前記セルスタック１１０を取り囲むように構成され得る。このようなセルカバー１２０は、前記セルスタック１１０の幅方向に沿った前記セルスタック１１０の両側面部と前記セルスタック１１０の上部をカバーするように設けられ得る。

前記セルカバー１２０は、剛性を確保するために様々な材料から構成され得る。特に、前記セルカバー１２０は、金属材料で設けられ得る。このような金属材料の場合、パウチ型バッテリーセル１１１の積層状態をより安定して維持し、外部衝撃よりパウチ型バッテリーセル１１１をより安全に保護することができる。特に、前記セルカバー１２０は、鋼材、さらにはステンレス鋼材を備えることができる。例えば、前記セルカバー１２０は、全体としてＳＵＳ材からなり得る。

したがって、前記セルカバー１２０により前記セルスタック１１０を取り囲む構成によると、パウチ型バッテリーセル１１１の積層状態及び起立状態を安定して維持することができる。特に、パウチ型バッテリーセル１１１の場合、外装材が軟性の材料から製作されているため、外部からの衝撃に弱く、硬度も低い。したがって、パウチ型バッテリーセル１１１自体をパックケース２００の内部に収納することが容易でない。しかしながら、本発明の場合、パウチ型バッテリーセル１１１がセルカバー１２０に収容されているため、外部衝撃などよりパウチ型バッテリーセル１１１の損傷や破損を防止でき、パックケース２００に積層する場合、その積層状態を安定して維持することができる。したがって、バッテリーパック１０にモジュールケースや積層用フレーム、積層状態を維持するための締結部材などをさらに備える必要がない。その結果、パックケース２００により多くのバッテリーセル１１１を収納できるようになり、バッテリーパック１０のエネルギー密度が向上し得る。

図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態に係るセルアセンブリ１００は、バスバー組立体１３０をさらに含むことができる。

前記バスバー組立体１３０は、セルカバー１２０に収容された前記パウチ型バッテリーセル１１１の電極リード１１１ａと電気的に接続されるターミナルバスバー１３１を備え、前記セルカバー１２０の前方開放端部Ｏと後方開放端部に結合するように構成され得る。

具体的に、図２を参照すると、本実施形態に係るバスバー組立体１３０は、ターミナルバスバー１３１と、前記ターミナルバスバー１３１を支持して前記セルカバー１２０の前方開放端部Ｏ又は前記セルカバー１２０の後方開放端部にスナップフィット（ｓｎａｐ－ｆｉｔ）方式で取り付け及び取り外し可能なバスバーフレーム１３２とを含むことができる。

前記ターミナルバスバー１３１は、例えば、銅、ニッケル、アルミニウムのような金属から製作され、バスバーフレーム１３２は、例えば、プラスチックのような電気絶縁材料から製作され得る。

前記バスバーフレーム１３２は、前記セルカバー１２０の前方開放端部Ｏ又は後方開放端部をカバーできる大きさに略板状体の形状に提供され、パウチ型バッテリーセル１１１を電極リード１１１ａが通過できるようにリードスリット１３２ａを備えることができる。これによって、前記パウチ型バッテリーセル１１１の電極リード１１１ａは、前記リードスリット１３２ａを通過してターミナルバスバー１３１に接続し得る。このとき、電極リード１１１ａをターミナルバスバー１３１に固定するために溶接工程を行うことができる。

例えば、図２において、２つのパウチ型バッテリーセル１１１の正極リードは、前記セルカバー１２０の前方開放端部Ｏに配置されたターミナルバスバー１３１に接続され、負極リードは、前記セルカバー１２０の後方開放端部に配置されたターミナルバスバー１３１に接続し得る。この場合、前記正極リードと接続されたターミナルバスバー１３１は、セルアセンブリ１００の正極ターミナルとして機能し、前記負極リードと接続されたターミナルバスバー１３１は、セルアセンブリ１００の負極ターミナルとして機能することができる。

一方、本発明によるセルカバー１２０は、セルスタック１１０の幅に応じて前記セルカバー１２０の幅を調節できるように構成される。

例えば、前記セルカバー１２０は、図２のように、幅調節上側カバー部１２１、第１側面カバー部１２５及び第２側面カバー部１２６を含み、図４及び図６に示す実施形態のように、前記幅調節上側カバー部１２１の幅を可変に調節してセルカバーの幅を調節することができる。以下では、このようなセルカバー１２０についてより詳しく説明する。

まず、前記第１側面カバー部１２５は、前記幅調節上側カバー部１２１の幅方向（Ｙ方向）に沿った一側端縁から下部方向に延びる形状に構成され得る。前記第１側面カバー部１２５は、パウチ型バッテリーセル１１１の収納部Ｒよりも長く延びる形状に提供され得る。

前記第１側面カバー部１２５は、前記セルスタック１１０の一側面部をカバーするように構成され得る。特に、図１のように、セルスタック１１０の一側面部が外部に露出しないように、前記第１側面カバー部１２５は、前記セルスタック１１０の一側面部全体を取り囲むように構成され得る。

前記第２側面カバー部１２６は、前記幅調節上側カバー部１２１の幅方向（Ｙ方向）に沿った他側端縁から下部方向に延びる形状に構成され得る。望ましくは、前記第２側面カバー部１２６は、前記第１側面カバー部１２５と平行かつ対称に設けられ得る。

前記第２側面カバー部１２６は、前記セルスタック１１０の他側面部をカバーするように構成され得る。特に、セルスタック１１０の他側面部が外部に露出しないように、前記第２側面カバー部１２６は、前記セルスタック１１０の他側面部全体を取り囲むように構成され得る。

前記幅調節上側カバー部１２１は、前記セルスタック１１０の上面部をカバーするように構成され得る。特に、前記幅調節上側カバー部１２１は、図１のように、セルスタック１１０の上面部が外部に露出しないように、前記セルスタック１１０の上面部全体を取り囲むように構成され得る。

このようなセルカバー１２０の構成によると、例えば、パックケース２００の底面にセルアセンブリ１００を配置した場合、パウチ型バッテリーセル１１１の積層及び起立状態を安定して維持できるだけでなく、パウチ型バッテリーセル１１１の下側縁部に冷却媒体を直間接的に接触させて前記パウチ型バッテリーセル１１１を冷却させることができるという利点がある。

特に、前記幅調節上側カバー部１２１は、図３に示すように、前記第１側面カバー部１２５と一体に形成される第１上側カバー部１２２と、前記第１上側カバー部１２２から分離され、前記第２側面カバー部１２６と一体に形成される第２上側カバー部１２３とを含む。また、前記幅調節上側カバー部１２１は、前記第１上側カバー部１２２及び前記第２上側カバー部１２３に接続し、前記第１上側カバー部１２２と前記第２上側カバー部１２３が同じ高さで水平移動可能なように支持するジョイントブラケットユニット１２４を含むことができる。

前記第１上側カバー部１２２は、前記第１側面カバー部１２５の上端で折り曲げられた板状に設けられ得る。また、前記第１上側カバー部１２２は、前記ジョイントブラケットユニット１２４の幅よりも短い幅を有するように設けられ得る。

前記第２上側カバー部１２３は、前記第２側面カバー部１２６の上端で折り曲げられた板状に設けられ、前記ジョイントブラケットユニット１２４の幅よりも短い幅を有するように設けられ得る。このような前記第１上側カバー部１２２と前記第２上側カバー部１２３は、それぞれ後述するジョイントブラケットユニット１２４に少なくとも一部分が嵌め込まれるように構成され得る。望ましくは、前記第１上側カバー部１２２と前記第２上側カバー部１２３は対称に設けられ得る。

すなわち、前記第１上側カバー部１２２と前記第１側面カバー部１２５が１つのパートをなし、前記第２上側カバー部１２３と前記第２側面カバー部１２６が他のパートをなすように製作することができる。このような２つのパートを後述するジョイントブラケットユニット１２４によって連結することができる。

本実施形態に係るジョイントブラケットユニット１２４は、図３に示すように、蓋板部１２４ａとリンク部１２４ｂを含むことができる。

前記蓋板部１２４ａは、セルカバー１２０の長さに対応する長さを有する板状体状に設けられ得る。また、前記蓋板部１２４ａは、少なくとも前記第１上側カバー部１２２の幅と前記第２上側カバー部１２３の幅の和と同一の幅を有するか、又はそれよりも小さい幅を有するように設けられ得る。

前記蓋板部１２４ａは、後述するが、前記第１上側カバー部１２２と前記第２上側カバー部１２３との間隔を広げる場合、前記第１上側カバー部１２２と前記第２上側カバー部１２３との間で前記セルスタック１１０の上面部が外部に露出しないように遮蔽する役割をすることができる。

前記リンク部１２４ｂは、ジョイントブラケットユニット１２４と前記第１上側カバー部１２２、又はジョイントブラケットユニット１２４と前記第２上側カバー部１２３を連結するための構成要素である。前記リンク部１２４ｂは、前記蓋板部１２４ａの長手方向（Ｘ方向）に沿った前記蓋板部１２４ａの少なくとも一端部に備えられ、前記第１上側カバー部１２２の端部及び前記第２上側カバー部１２３の端部を外側から内側に取り囲むように折り曲げられた形態で設けられ得る。

より具体的に、前記リンク部１２４ｂは、図３に示すように、前記蓋板部１２４ａの端部から下部方向に折り曲げられた折り曲げ部１２４ｃと、前記折り曲げ部１２４ｃと交差する方向に延び、前記第１上側カバー部１２２及び前記第２上側カバー部１２３の下部で前記第１上側カバー部１２２及び前記第２上側カバー部１２３を一体に支持する支持部１２４ｄとを含むことができる。

前記支持部１２４ｄは、前記蓋板部１２４ａと所定間隔離隔し、前記蓋板部１２４ａと板面が互いに平行なように設けられ得る。前記支持部１２４ｄと前記蓋板部１２４ａとの間隔は、前記第１上側カバー部１２２と前記第２上側カバー部１２３の厚さに対応するように構成され得る。

前記リンク部１２４ｂの構成によると、図３から図５に示すように、第１上側カバー部１２２は、前記蓋板部１２４ａと前記リンク部１２４ｂとの間の空間に挿入され得る。特に、図４のように、２つのリンク部１２４ｂによって前記第１上側カバー部１２２の両端部が支持されるように構成され得る。この場合、前記第１上側カバー部１２２は、前後方向（±Ｘ方向）及び上下方向（±Ｚ方向）への移動が阻止され、左右方向（±Ｙ方向）にのみ移動可能なようにジョイントブラケットユニット１２４に接続し得る。

前記第２上側カバー部１２３の両端部は、前記第１上側カバー部１２２の両端部と対向する方向で、前記蓋板部１２４ａと前記リンク部１２４ｂとの間の空間に挿入され得る。図４のように、前記第２上側カバー部１２３も、２つのリンク部１２４ｂによってその両端部が支持され、前後方向（±Ｘ方向）及び上下方向（±Ｚ方向）への移動が阻止され、左右方向（±Ｙ方向）にのみ移動が可能なようにジョイントブラケットユニット１２４に接続し得る。

このようなセルカバー１２０構成によると、前記第１上側カバー部１２２又は前記第２上側カバー部１２３を、前記ジョイントブラケットユニット１２４を基準に左右方向に相対移動させることによって、セルカバー１２０の左右幅を調節することができる。例えば、図４のように、前記第１上側カバー部１２２と前記第２上側カバー部１２３を前記ジョイントブラケットユニット１２４に結合した状態で、図６のように、前記ジョイントブラケットユニット１２４で前記第１上側カバー部１２２と前記第２上側カバー部１２３をそれぞれ部分的に引き出す。これによって、前記第１側面カバー部１２５と前記第２側面カバー部１２６との間隔がさらに広がり、セルカバー１２０の内部空間が拡張され得る。

また、本実施形態に係るセルカバー１２０は、前記第１上側カバー部１２２と前記第２上側カバー部１２３との間隔を調節した後、調節された間隔を維持できるように構成され得る。

このために、前記ジョイントブラケットユニット１２４は、予め定められた位置に少なくとも１つの第１締結孔Ｈ１～Ｈ６を含み、前記第１上側カバー部１２２及び前記第２上側カバー部１２３は、前記ジョイントブラケットユニット１２４に対して相対移動して前記第１締結孔Ｈ１～Ｈ６と上下方向において合致される少なくとも１つの第２締結孔Ｋ１、Ｋ４を含むことができる。また、上下方向において合致される前記第１締結孔Ｈ１～Ｈ６と前記第２締結孔Ｋ１、Ｋ４には締結部材が挿入され得る。前記第１締結孔Ｈ１～Ｈ６及び前記第２締結孔Ｋ１、Ｋ４の少なくとも１つはねじ山を備え、前記締結部材は前記ねじ山に締結されるボルトＢ１であり得る。

例えば、図３及び図４に示すように、前記第１締結孔Ｈ１～Ｈ６と前記第２締結孔Ｋ１、Ｋ４は、幅調節上側カバー部１２１の両端部に備えられ得る。ここで、前記第１締結孔Ｈ１～Ｈ６は、ジョイントブラケットユニット１２４の一端部と他端部にそれぞれ６つずつ備えられ、前記第２締結孔Ｋ１、Ｋ４は、前記第１上側カバー部１２２の一端部と他端部にそれぞれ１つずつ備えられ、前記第２上側カバー部１２３の一端部と他端部にそれぞれ１つずつ備えられ得る。

また、６つの前記第１締結孔Ｈ１～Ｈ６は、ジョイントブラケットユニット１２４で蓋板部１２４ａと支持部１２４ｄが重畳した領域に備えられ、前記ジョイントブラケットユニット１２４の幅方向に沿って互いに離隔配置され得る。また、前記第１上側カバー部１２２の第２締結孔Ｋ１と前記第２上側カバー部１２３の第２締結孔Ｋ４は、６つの前記第１締結孔Ｈ１～Ｈ６と同一線上に位置するように設けられ得る。

したがって、前記第１上側カバー部１２２の両端部と前記第２上側カバー部１２３の両端部をそれぞれジョイントブラケットユニット１２４の蓋板部１２４ａと支持部１２４ｄとの間の空間に押し込むと、前記第１締結孔Ｈ１～Ｈ６のうちの１つが前記第１上側カバー部の第２締結孔Ｋ１又は前記第２締結孔Ｋ４と上下方向において合致され得る。この場合、例えば図５に示すように、前記第１上側カバー部１２２の第２締結孔Ｋ１と、それと合致される前記ジョイントブラケットユニット１２４の第１締結孔Ｈ１～Ｈ６のうちの１つの第１締結孔Ｈ１にボルトを締結することによって、前記第１上側カバー部１２２と前記ジョイントブラケットユニット１２４とを固定結合させることができる。同様に、前記第２上側カバー部１２３の第２締結孔Ｋ４と、それと合致される前記ジョイントブラケットユニット１２４の第１締結孔Ｈ１～Ｈ６のうちの他の第１締結孔Ｈ４にボルトＢ１を締結することによって、前記第２上側カバー部１２３と前記ジョイントブラケットユニット１２４を固定結合させることができる。

一方、セルカバー１２０の幅を広げたい場合には、図５のセルカバー１２０からボルトＢ１を緩め、前記第１上側カバー部１２２及び前記第２上側カバー部１２３の少なくとも１つを前記ジョイントブラケットユニット１２４から部分的に引き出す。また、例えば図７に示すように、前記第１上側カバー部１２２の第２締結孔Ｋ１と、それと合致される前記ジョイントブラケットユニット１２４の第１締結孔Ｈ１～Ｈ６のうちのまた他の第１締結孔Ｈ３にボルトＢ１を締結することによって、前記第１上側カバー部１２２と前記ジョイントブラケットユニット１２４とを固定結合させることができる。同様に、前記第２上側カバー部１２３の第２締結孔Ｋ４と、それと合致される前記ジョイントブラケットユニット１２４の第１締結孔Ｈ１～Ｈ６のうちのまた他の第１締結孔Ｈ６にボルトを締結することによって、前記第２上側カバー部１２３と前記ジョイントブラケットユニット１２４とを固定結合させることができる。

したがって、上述したような本発明の一実施形態に係るセルカバー１２０によると、例えば図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、セルカバー１２０の幅を調節することができ、同じセルカバー１２０を用いて「Ｃｅｌｌ＿１」と「Ｃｅｌｌ＿２」と表示したように、厚さの異なるパウチ型バッテリーセル１１１を収容するか、又はパウチ型バッテリーセル１１１を追加して収容することができる。

次いで、図９から図１２を参照して本発明の他の実施形態に係るセルアセンブリについて説明する。

図９は、本発明の第２実施形態に係るセルカバー１２０Ａの主要構成を示す斜視図であり、図１０は、図９のセルカバー１２０Ａの結合斜視図であり、図１１は、本発明の第３実施形態に係るセルカバー１２０Ｂの主要構成を示す斜視図であり、図１２は、図１１のセルカバー１２０Ｂの結合斜視図である。

上述した実施形態と同じ部材番号は同じ部材を示し、同じ部材についての重複する説明は省略し、上述した実施形態との相違点を中心に説明する。

本発明の他の実施形態は、上述した実施形態と比較すると、セルカバーにおいてジョイントブラケットユニット１２４に主な違いがあり、その他の構成は実質的に同一である。したがって、ジョイントブラケットユニット１２４を中心に説明する。

本発明の第２実施形態に係るセルアセンブリのジョイントブラケットユニット１２４Ａは、上述した実施形態のジョイントブラケットユニット１２４とは異なり、第１及び第２の上側カバー部１２２、１２３の両端部だけでなく、前記第１及び第２の上側カバー部１２２、１２３の両端部の間の部分までジョイントブラケットユニット１２４Ａによって取り囲まれて支持されるように構成され得る。

このような第２実施形態に係るジョイントブラケットユニット１２４Ａは、図９及び図１０に示すように、前記第１上側カバー部１２２及び前記第２上側カバー部１２３の上部に配置される第１蓋板部１２７と、前記第１上側カバー部１２２及び前記第２上側カバー部１２３の下部に配置される第２蓋板部１２８と、前記第１上側カバー部１２２の端部及び前記第２上側カバー部１２３の端部を一体に取り囲み、前記第１蓋板部１２７と前記第２蓋板部１２８を連結する連結部１２９とを含むことができる。

前記第１蓋板部１２７と前記第２蓋板部１２８との間隔は、前記第１上側カバー部１２２と前記第２上側カバー部１２３の厚さに対応するように構成され得る。また、前記ジョイントブラケットユニット１２４は、前記第１上側カバー部１２２及び前記第２上側カバー部１２３を前記第１蓋板部１２７と前記第２蓋板部１２８との間の空間に押し込むことができるように構成され得る。

このような本発明の第２実施形態に係るジョイントブラケットユニット１２４Ａは、上述した実施形態のジョイントブラケットユニット１２４に比べて耐久性に優れ、第１及び第２の上側カバー部１２２、１２３をより安定して支持することができる。したがって、特に、長尺のパウチ型バッテリーセル１１１を収容するセルカバー１２０Ａに適用する場合に効果的である。

また、第２実施形態に係るジョイントブラケットユニット１２４Ａの場合、図９に示すように、ジョイントブラケットユニット１２４Ａの長手方向（Ｘ方向）に沿って、例えば６つずつの第１締結孔Ｈ１～Ｈ６が所定間隔ごとに備えられ得る。すなわち、ジョイントブラケットユニット１２４Ａの両端部だけでなく、その間の領域にも第１締結孔Ｈ１～Ｈ６を備えることができる。

また、前記第１上側カバー部１２２の第２締結孔Ｋ１～Ｋ３と前記第２上側カバー部１２３の第２締結孔Ｋ４～Ｋ６は、６つの前記第１締結孔Ｈ１～Ｈ６と同一線上に位置するように設けられ得る。このとき、図９のように、前記第１上側カバー部１２２には、３つずつの第２締結孔Ｋ１～Ｋ３が所定間隔ごとに備えられ、前記第２上側カバー部１２３にも、３つずつの第２締結孔Ｋ４～Ｋ６が所定間隔ごとに備えられ得る。

したがって、図１０に示すように、前記第１上側カバー部１２２の第２締結孔Ｋ１～Ｋ３と、それと合致される前記ジョイントブラケットユニット１２４の第１締結孔Ｈ１～Ｈ６のうちの１つの第１締結孔Ｈ１にボルトＢ１を締結することによって、前記第１上側カバー部１２２と前記ジョイントブラケットユニット１２４とを固定結合させることができる。同様に、前記第２上側カバー部１２３の第２締結孔Ｋ４～Ｋ６と、それと合致される前記ジョイントブラケットユニット１２４の第１締結孔Ｈ１～Ｈ６のうちの他の第１締結孔Ｈ４にボルトＢ１を締結することによって、前記第２上側カバー部１２３と前記ジョイントブラケットユニット１２４とを固定結合させることができる。

もちろん、上述したように、セルカバー１２０の幅を広げたい場合には、ボルトＢ１を緩め、前記第１上側カバー部１２２及び前記第２上側カバー部１２３の少なくとも１つを前記ジョイントブラケットユニット１２４から部分的に引き出し、上下方向において合致される第１締結孔Ｈ１～Ｈ６と第２締結孔Ｋ１～Ｋ６に再度ボルトＢ１を締結する。

一方、本発明の第３実施形態に係るセルアセンブリのジョイントブラケットユニット１２４Ｂは、図１１に示すように、第２実施形態のジョイントブラケットユニット１２４Ａとは締結孔の形状が異なる。すなわち、第３実施形態に係るジョイントブラケットユニット１２４Ｂの第１蓋板部１２７は、予め定められた位置に第１長孔Ｊ１、Ｊ２を備え、前記第１上側カバー部１２２及び前記第２上側カバー部１２３は、それぞれ第２長孔Ｐ１、Ｐ２を備え、前記第１上側カバー部１２２又は前記第２上側カバー部１２３を水平移動する際に、前記第１長孔Ｊ１、Ｊ２と前記第２長孔Ｐ１、Ｐ２の少なくとも一部分が互いに合致されるように構成され得る。例えば、図１２のように、ジョイントブラケットユニット１２４Ｂの第１長孔Ｊ１、Ｊ２と前記第１及び第２の上側カバー部１２２、１２３の第２長孔Ｐ１、Ｐ２が上下方向において合致される部分にボルトを締結することによって、前記ジョイントブラケットユニット１２４Ｂと前記第１及び第２の上側カバー部１２２、１２３とを固定結合させることができる。

上述した第１実施形態又は第２実施形態の場合、ジョイントブラケットユニット１２４と第１上側カバー部１２２、又はジョイントブラケットユニット１２４と第２上側カバー部１２３をボルトで締結するためには、第１締結孔Ｈ１～Ｈ６と第２締結孔Ｋ１～Ｋ６を正確に一致させなければならないため、セルカバー１２０の幅を微細に調節することが困難である。しかしながら、第３実施形態の場合、第１長孔Ｊ１、Ｊ２と第２長孔Ｐ１、Ｐ２が合致するか又は重畳する範囲内であれば、ジョイントブラケットユニット１２４Ｂと第１上側カバー部１２２、又はジョイントブラケットユニット１２４Ｂと第２上側カバー部１２３をボルトＢ１で締結して固定することができる。したがって、第３実施形態によれば、上述した実施形態に比べて、セルカバー１２０Ｂの幅をより微細に調節することができる。

図１３は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１０の構成を概略的に示す図であり、図１４は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１０の一部断面図である。

図１３及び図１４を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１０は、上述したセルアセンブリ１００を一方向に積層したセルアセンブリグループ１１、及び少なくとも１つのセルアセンブリグループ１１を収容するパックケース２００を含むことができる。

図１３に示すように、セルアセンブリグループ１１は、所定の数のセルアセンブリ１００の集合体であり、相互間に第１側面カバー部１２５又は第２側面カバー部１２６が互いに対向するように積層されたセルアセンブリ１００から構成され得る。また、図面の便宜上、詳しくは図示していないが、前記セルアセンブリ１００は、互いに直列又は並列に接続するように構成され得る。

前記パックケース２００は、図１３に示すように、パックトレイ２１０とパックカバー２２０を含む。前記パックトレイ２１０は、上端が開放されたボックス状に構成され、内部空間に複数のセルアセンブリグループ１１を収納することができる。また、パックカバー２２０は、前記パックトレイ２１０の上端開放部をカバーする蓋の形状に構成され得る。このとき、パックカバー２２０は、下端が開放されたボックス状に構成することもできる。前記パックケース２００は、プラスチック又は金属材料から形成され得る。もちろん、本発明の出願時点に公知の様々なバッテリーパック１０の外装材の材料をパックケース２００の材料として採用することもできる。

特に、図１３に示すように、セルアセンブリグループ１１が載置されるパックトレイ２１０の底板上に熱伝導性接着剤３００を備えることができる。したがって、前記セルアセンブリグループ１１は、前記パックトレイ２１０に接着して固定され得る。

また、前記パックトレイ２１０は、図１４に示すように、内部に冷媒が流動できる冷却チャネル２１１を含むことができる。すなわち、パックトレイ２１０は、底板の内部に冷却チャネル２１１を備えており、そのものが熱をヒートシンクとして機能することができる。ここで、ヒートシンクとは、直間接的な熱接触により他の物体から熱を吸収及び発散する物体を意味する。

特に、本発明によると、上述したように、パウチ型バッテリーセル１１１の下側縁部Ｅ２が露出するようにセルカバー１２０が構成されている。したがって、セルアセンブリグループ１１をパックトレイ２１０の底板に載置する際に、パウチ型バッテリーセル１１１の下側縁部Ｅ２がパックトレイ２１０の底板に直接対面することができる。このとき、前記パウチ型バッテリーセル１１１の下側縁部Ｅ２とパックトレイ２１０の底板との間に熱伝導性接着剤３００が充填されており、パウチ型バッテリーセル１１１の固定性と放熱性を同時に向上させることができる。したがって、バッテリーパック１０に搭載されたすべてのパウチ型バッテリーセル１１１の熱がパックケース２００へより効果的に伝達され、バッテリーパック１０の冷却性能を向上させることができる。また、本発明によるバッテリーパック１０は、パウチ型バッテリーセル１１１とパックケース２００との間に別の冷却構造を備える必要がないため、効率的な冷却性能を実現することができる。

また、前記パックトレイ２１０は、前記セルカバー１２０の下端が挿入固定される固定溝を備えることができる。すなわち、セルカバー１２０は、第１側面カバー部１２５の下端と第２側面カバー部１２６の下端がパックトレイ２１０の底板に嵌め込まれ得る。例えば、図１４に「Ｑ１」と表示したように、それぞれのセルカバー１２０の下端は、パックトレイ２１０の底板に部分的に嵌め込まれて固定され得る。したがって、パックトレイ２１０におけるセルカバー１２０の起立状態をより安定にすることができる。

一方、本発明によるバッテリーパック１０は、自動車の動力エネルギー源として用いることができる。すなわち、本発明による自動車Ｖは、図１５に示すように、上述した本発明によるバッテリーパック１０を含むことができる。ここで、本発明による自動車は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車のような、電気を駆動源で使用する所定の自動車を含むことができる。また、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパック１０以外に、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むことができる。

本明細書では上、下、左、右、前、後などの方向を示す用語が使用されたが、これらの用語は説明の便宜上のものであり、対象となる物体の位置や観察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自明である。

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、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的な思想と下記の特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

１０ バッテリーパック
１１ セルアセンブリグループ
１００ セルアセンブリ
１１０ セルスタック
１１１ バッテリーセル
１１１ａ 電極リード
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ セルカバー
１２１ 幅調節上側カバー部
１２２ 第１上側カバー部
１２３ 第２上側カバー部
１２４ ジョイントブラケットユニット
１２４ａ 蓋板部
１２４Ａ ジョイントブラケットユニット
１２４ｂ リンク部
１２４Ｂ ジョイントブラケットユニット
１２４ｃ 曲げ部
１２４ｄ 支持部
１２５ 第１側面カバー部
１２６ 第２側面カバー部
１２７ 第１蓋板部
１２８ 第２蓋板部
１２９ 連結部
１３０ バスバー組立体
１３１ ターミナルバスバー
１３２ バスバーフレーム
１３２ａ リードスリット
２００ パックケース
２１０ パックトレイ
２１１ 冷却チャネル
２２０ パックカバー
３００ 熱伝導性接着剤
Ｂ１ ボルト
Ｅ１ 上側縁部
Ｅ２ 下側縁部
Ｅ３ 前方側縁部
Ｅ４ 後方側縁部
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６ 第１締結孔
Ｊ１、Ｊ２ 第１長孔
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６ 第２締結孔
Ｏ 前方開放端部
Ｐ１、Ｐ２ 第２長孔
Ｒ 収納部
Ｖ 自動車

Claims (15)

1. １つ又は積層された２つ以上のパウチ型バッテリーセルからなるセルスタックと、
   前記セルスタックの幅方向に沿った前記セルスタックの両側面部、及び前記セルスタックの上部をカバーするように設けられたセルカバーと、を含み、
   前記セルカバーは、前記セルスタックの幅に応じて前記セルカバーの幅を調節できるように構成される、セルアセンブリ。
2. 前記セルカバーは、前記セルスタックの下部が露出するように前記セルスタックを取り囲むように構成される、請求項１に記載のセルアセンブリ。
3. 前記セルカバーは、
   前記セルスタックの上面部をカバーし、幅が可変に調節される幅調節上側カバー部と、
   前記幅調節上側カバー部の一側端から下部方向に延び、前記セルスタックの一側面部をカバーする第１側面カバー部と、
   前記幅調節上側カバー部の他側端から下部方向に延び、前記セルスタックの他側面部をカバーする第２側面カバー部と、を含む、請求項１に記載のセルアセンブリ。
4. 前記幅調節上側カバー部は、
   前記第１側面カバー部と一体に形成される第１上側カバー部と、
   前記第１上側カバー部から分離され、前記第２側面カバー部と一体に形成される第２上側カバー部と、
   前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部に接続し、前記第１上側カバー部と前記第２上側カバー部が同じ高さで水平移動可能なように支持するジョイントブラケットユニットと、を含む、請求項３に記載のセルアセンブリ。
5. 前記ジョイントブラケットユニットは、
   前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部の上部に配置される蓋板部と、
   前記蓋板部の長手方向に沿った前記蓋板部の少なくとも一端部に備えられ、前記第１上側カバー部の端部及び前記第２上側カバー部の端部を外側から内側に取り囲むように折り曲げられた形態で設けられるリンク部と、を含む、請求項４に記載のセルアセンブリ。
6. 前記リンク部は、
   前記蓋板部の端部から下部方向に折り曲げられた折り曲げ部と、
   前記折り曲げ部と交差する方向に延び、前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部の下部で前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部を一体に支持する支持部と、を含む、請求項５に記載のセルアセンブリ。
7. 前記ジョイントブラケットユニットは、予め定められた位置に備えられる第１締結孔を含み、
   前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部は、前記ジョイントブラケットユニットに対して相対移動して、前記第１締結孔と上下方向において合致される少なくとも１つの第２締結孔を含む、請求項４に記載のセルアセンブリ。
8. 前記ジョイントブラケットユニットは、
   前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部の上部に配置される第１蓋板部と、
   前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部の下部に配置される第２蓋板部と、
   前記第１上側カバー部の端部及び前記第２上側カバー部の端部を一体に取り囲み、前記第１蓋板部と前記第２蓋板部を連結する連結部と、を含む、請求項４に記載のセルアセンブリ。
9. 前記第１蓋板部は、予め定められた位置に第１長孔を備え、
   前記第１上側カバー部及び前記第２上側カバー部は、それぞれ第２長孔を備え、
   前記第１上側カバー部又は前記第２上側カバー部を水平移動する際に、前記第１長孔と前記第２長孔の少なくとも一部分が互いに合致されるように構成される、請求項８に記載のセルアセンブリ。
10. 前記パウチ型バッテリーセルの電極リードと電気的に接続されるターミナルバスバーを備えたバスバー組立体をさらに含む、請求項１に記載のセルアセンブリ。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のセルアセンブリを一方向に積層したセルアセンブリグループと、
    前記セルアセンブリグループが載置されるパックトレイ、及び前記セルアセンブリグループをカバーするパックカバーを備えるパックケースと、を含む、バッテリーパック。
12. 前記セルアセンブリグループは、前記パックトレイの上面に接着して固定される、請求項１１に記載のバッテリーパック。
13. 前記パックトレイは、内部に冷媒が流動できる冷却チャネルを含む、請求項１１に記載のバッテリーパック。
14. 前記パックトレイは、前記セルカバーの下端が挿入固定される固定溝を備える、請求項１１に記載のバッテリーパック。
15. 請求項１１に記載のバッテリーパックを含む、自動車。

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