JP7325601B2 - 複数の単位モジュールとｂｍｓアセンブリを含むサブパック、及びそれを含むバッテリーパック - Google Patents

Description

本発明は、複数の単位モジュールとＢＭＳアセンブリを含むサブパック、及びそれを含むバッテリーパックに関し、より具体的には、複数の単位モジュールがコネクティングワイヤを介して直列と並列との混合形態で電気的に接続された構造を有するサブパック、及びこのようなサブパックの一対が直列バスバーを介して直列に接続された構造を有するバッテリーパックに関する。
本出願は、２０１９年１２月１８日付け出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１６９８９９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電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）など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一次的な長所だけでなく、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。このような単位二次電池セル、すなわち単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖ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、複数のバッテリーセルを直列に接続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合わせて、複数のバッテリーセルを並列に接続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、上記バッテリーパックに含まれるバッテリー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、複数のバッテリーセルを直列／並列に接続してバッテリーパックを構成する場合、少なくとも一つのバッテリーセルを含むバッテリーモジュールをまず構成し、このような少なくとも一つのバッテリーモジュールを用いてその他の構成要素を付け加えることで、バッテリーパックを構成する方法が一般的である。

したがって、複数の単位モジュール同士の電気的接続／機械的締結、そして単位モジュールとバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）との間の電気的接続／機械的締結を最大限に簡略に具現できる構造を有するバッテリーパックを開発することで、部品コストの節減及び管理的な面での損失を最小化する必要がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、複数の単位モジュール同士の電気的接続／機械的締結、そして単位モジュールとＢＭＳとの間の電気的接続／機械的締結が最大限に簡略に具現できる構造を有するサブパック、及びそれを含むバッテリーパックを提供することで、部品コストの節減及び管理的な面での損失を最小化することを目的とする。

本発明が解決しようとする技術的課題は上記の課題に制限されず、その他の課題は下記の発明の説明から当業者に明確に理解できるであろう。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様によるサブパックは、複数の単位モジュールを含むバッテリーモジュールアセンブリ、及びバッテリーモジュールアセンブリの長手方向の一側に結合されるＢＭＳアセンブリを含むサブパックであって、バッテリーモジュールアセンブリは、長手方向に沿って接続される複数の単位モジュールを含む第１サブモジュールと、複数の単位モジュールを含み、単位モジュールの幅方向に沿って第１サブモジュールと接続される第２サブモジュールとを含み、ＢＭＳアセンブリは、第１サブモジュールの充放電を制御する第１のＢＭＳと、第２サブモジュールの充放電を制御する第２のＢＭＳと、第１のＢＭＳと第２のＢＭＳとの周囲を囲んでバッテリーモジュールアセンブリの長手方向の一側に締結されるＢＭＳフレームとを含む。

単位モジュールは、複数のセルグループを形成する複数のバッテリーセルと、複数のバッテリーセルを支持する下部ハウジングと、下部ハウジングの上側に結合されて複数のバッテリーセルの収容空間を提供する上部ハウジングと、上部ハウジングの上面に載置され、相互離隔して平行に配置される複数の並列バスバーとを含み得る。

セルグループは、単位モジュールの長手方向に沿って配置される複数のバッテリーセルを含み得る。

同じセルグループ内に含まれるバッテリーセルは、並列バスバーを通じて並列に接続され得る。

第１サブモジュールに含まれる複数の単位モジュールは、同一延長線上に位置する並列バスバー同士の電気的な接続によって並列に接続され、第２サブモジュールに含まれる複数の単位モジュールは、同一延長線上に位置する並列バスバー同士の電気的な接続によって並列で接続され得る。

第１サブモジュールと第２サブモジュールとは、互いに隣接した並列バスバー同士の電気的な接続によって互いに直列に接続され得る。

同じセルグループ内に含まれる複数のバッテリーセル同士の並列接続、同じサブモジュールに含まれる複数の単位モジュール同士の並列接続、及び互いに隣接した複数のサブモジュール同士の直列接続は、すべてワイヤボンディングによって行われ得る。

下部ハウジングは、ボルト孔を備え、下部ハウジングの長手方向の一側に備えられる少なくとも一つの締結突出部と、固定突起を備え、下部ハウジングの長手方向の一側に備えられる少なくとも一つの固定突出部と、下部ハウジングの長手方向の他側に、締結突出部に対応する位置に対応する形状で備えられる第１締結収容部と、下部ハウジングの長手方向の他側に、固定突出部に対応する位置に対応する形状で備えられる第１固定収容部と、を含み得る。

上部ハウジングは、第１締結収容部に対応する位置に形成されるボルト孔と、第１固定収容部に対応する位置に形成され、固定突起に対応する形状を有する突起収容溝と、を含み得る。

ＢＭＳフレームは、締結突出部に対応する位置に設けられ、ボルト孔を備える複数の前面締結部と、前面締結部及び締結突出部に対応する位置に備えられる複数の第２締結収容部と、固定突出部に対応する位置に対応する形状で備えられる複数の第２固定収容部と、を含み得る。

第１のＢＭＳ及び第２のＢＭＳのそれぞれは、複数のセンシング端子を含み、第１のＢＭＳのセンシング端子は、第１サブモジュールの並列バスバーとワイヤボンディングによって電気的に接続され、第２のＢＭＳのセンシング端子は、第２サブモジュールの並列バスバーとワイヤボンディングによって電気的に接続され得る。

上記の目的を達成するため、本発明の他の一態様によるバッテリーパックは、本発明の一態様によるサブパックがサブパックの長手方向に平行な中心軸を基準にして互いに鏡面対称状に結合される。

バッテリーパックは、一対のサブパック同士を直列に接続し、ＢＭＳフレーム上に載置される直列バスバーをさらに含み得る。

本発明のさらに他の一態様による自動車は、本発明の一態様によるバッテリーパックを含む。

本発明の一態様によれば、バッテリーパックを構成する複数の単位モジュール同士の電気的接続／機械的締結、そして単位モジュールとＢＭＳとの間の電気的接続／機械的締結を最大限に簡略に具現でき、それによって部品コストの節減及び管理的な面での損失を最小化することができる。

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。

本発明の一実施形態によるバッテリーパックを示した斜視図である。 図１に示されたバッテリーパックの前面を示した部分斜視図である。 本発明の一実施形態によるサブパックを示した斜視図である。 図３に示されたサブパックの下面を示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるサブパックに適用されるバッテリーモジュールアセンブリを示した斜視図である。 図５に示されたバッテリーモジュールアセンブリに適用される単位モジュールを示した斜視図である。 図６に示された単位モジュールの下面を示した図である。 図５に示されたバッテリーモジュールアセンブリに適用されるサブモジュールを構成するための一対の単位モジュール同士の結合関係を示した部分拡大図である。 図６に示された単位モジュールの上面の構造を示した部分斜視図である。 図５に示されたバッテリーモジュールアセンブリを構成する単位モジュール同士の電気的接続関係を示した図である。 図５に示されたバッテリーモジュールアセンブリに適用される後面ブロックを示した図である。 図３に示されたサブパックを構成するＢＭＳ組立体を示した斜視図である。 図３に示されたサブパックを構成するＢＭＳ組立体を示した斜視図である。 図１２及び図１３に示されたＢＭＳ組立体と図５に示されたバッテリーモジュールアセンブリとの間の電気的接続関係を示した図である。 本発明の一実施形態による一対のサブパック同士の電気的接続関係を示した図である。 本発明の一実施形態によるサブパックを構成するＢＭＳ組立体とバッテリーモジュールアセンブリとの間の結合構造を示すための図である。

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、本明細書及び請求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。

以下、図１～図５を参照して本発明の一実施形態によるバッテリーパックの概略的な構造を説明する。

図１～図５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は、一対のサブパック１、ヒートシンク２、直列バスバー３、及び複数の締結ボルト４を含む。

一対のサブパック１は、その間にヒートシンク２を介在した状態で、バッテリーパックの幅方向（Ｙ軸方向）に平行な中心軸を基準にして互いに鏡面対称状に結合される。すなわち、一対のサブパック１は、それぞれの底面が互いに対面した状態で結合される。以下、説明の便宜上必要な場合、上部に位置するサブパック１を第１サブパック、下部に位置するサブパック１を第２サブパックと称する。サブパック１の具体的な構造については図３などを参照して後述する。

ヒートシンク２は、バッテリーパックの冷却のために適用される構成要素であって、一対のサブパック１の間に介在され、その両面が一対のサブパック１のそれぞれの底面と接触する。

直列バスバー３は、互いに鏡面対称状に結合された一対のサブパック１を直列に連結する。すなわち、第１サブパック１の幅方向（Ｙ軸に平行な方向）一側の最外郭に位置する並列バスバー１１４と第２サブパック１の幅方向（Ｙ軸に平行な方向）一側の最外郭に位置する並列バスバー１１４とは、相異なる極性を有し、直列バスバー３はこのような一対の並列バスバー１１４同士を連結することで、一対のサブパック１同士を互いに直列に接続する。

締結ボルト４は、一対のサブパック１同士の締結に用いられ得る。これと異なって、締結ボルト４は、単位モジュール１１０同士の締結及びバッテリーモジュールアセンブリ１０とＢＭＳアセンブリ２０との間の締結に用いられ、これによって完成されたサブパック１同士の結合は、第１サブパック１とヒートシンク２との間及び第２サブパック１とヒートシンク２との間に介在される接着層によって行われてもよい。また、結合力の極大化のため、ボルティングによる締結及び接着層の介在による接合をともに適用してもよい。

次いで、図３～図５を参照して、本発明の一実施形態によるサブパック１の概略的な構造を説明する。

図３～図５を参照すると、本発明の一実施形態によるサブパック１は、バッテリーモジュールアセンブリ１０及びＢＭＳアセンブリ２０を含む。

バッテリーモジュールアセンブリ１０は、複数のサブモジュール１００、後面ブロック２００、及びサイドビーム３００を含む。

複数のサブモジュール１００は、互いに直列に接続され、それぞれのサブモジュール１００は、互いに並列に接続される複数の単位モジュール１１０を含む。図面には、一つのサブモジュール１００は二つの単位モジュール１１０が結合された形態であり、一つのバッテリーモジュールアセンブリ１０は二つのサブモジュール１００が結合された形態である場合のみが図示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、一つのサブモジュール１００は三つ以上の単位モジュール１１０が結合された形態であってもよく、また、一つのバッテリーモジュールアセンブリ１０は三つ以上のサブモジュール１００が結合された形態であってもよい。一方、説明の便宜上、図５に示された一対のサブモジュール１００をそれぞれ、第１サブモジュール１００及び第２サブモジュール１００と区分して称する。

以下、図６～図９を参照して、単位モジュール１１０の具体的な構造について説明する。

図６～図９を参照すると、単位モジュール１１０は、複数のバッテリーセル１１１、下部ハウジング１１２、上部ハウジング１１３、及び複数の並列バスバー１１４を含む。

バッテリーセル１１１としては、例えば円筒形バッテリーセルが適用され得る。バッテリーセル１１１は、単位モジュール１１０の長手方向（図６のＸ軸に平行な方向）に沿って複数個備えられ得、また、単位モジュール１１０の幅方向（図６のＹ軸に平行な方向）に沿って複数個備えられ得る。複数のバッテリーセル１１１は、下部ハウジング１１２上に起立して配置される。複数のバッテリーセル１１１のそれぞれは、上部ハウジング１１３の上面を通って外部に露出する正極端子１１１ａ及び負極端子１１１ｂを備える。バッテリーセル１１１が円筒形バッテリーセルである場合、電極組立体を収容する缶が負極端子１１１ｂとして機能し得る。

単位モジュール１１０の長手方向に沿って配置される複数のバッテリーセル１１１は、互いに並列に接続されて一つのセルグループＣを形成する。また、単位モジュール１１０の幅方向に沿って配置される複数のセルグループＣは、互いに直列に接続される。以下、説明の便宜上必要な場合、複数のセルグループＣのうちの互いに隣接した二つのセルグループＣを第１セルグループ及び第２セルグループと区分して称する。

図９を参照すると、このような並列／直列接続は、複数の並列バスバー１１４及びコネクティングワイヤＷを用いて具現される。それぞれのセルグループＣの両側には、並列バスバー１１４が配置される。第１セルグループＣを構成する複数のバッテリーセル１１１の正極端子１１１ａは、第１セルグループＣの一側に位置する並列バスバー１１４とワイヤボンディングによって接続される。第１セルグループＣを構成する複数のバッテリーセル１１１の負極端子１１１ｂは、第１セルグループＣの他側に位置する並列バスバー１１４とワイヤボンディングによって接続される。これによって、第１セルグループＣを構成する複数のバッテリーセル１１１同士が互いに並列に接続される。

また、第１セルグループＣと隣接した第２セルグループＣを構成する複数のバッテリーセル１１１の正極端子１１１ａは、第２セルグループの一側に位置する並列バスバー１１４、すなわち第１セルグループＣの他側に位置する並列バスバー１１４とワイヤボンディングによって接続される。第２セルグループＣを構成する複数のバッテリーセル１１１の負極端子１１１ｂは、第２セルグループＣの他側に位置する並列バスバー１１４とワイヤボンディングによって接続される。これによって、第２セルグループＣを構成する複数のバッテリーセル１１１同士が互いに並列に接続され、また、第１セルグループＣと第２セルグループＣとは互いに直列に接続される。

図６～図９を参照すると、下部ハウジング１１２は、複数のバッテリーセル１１１を支持し、締結突出部１１２ａ、固定突出部１１２ｂ、第１締結収容部１１２ｃ、及び第１固定収容部１１２ｄを備え得る。固定突出部１１２ｂ及び第１固定収容部１１２ｄは、必須的な構成要素ではないが、単位モジュール１１０同士の締結の便利性のために備えられ得る構成要素である。

締結突出部１１２ａは、下部ハウジング１１２の長手方向（図６のＸ軸に平行な方向）の一側に少なくとも一つ備えられ、下部ハウジング１１２の外側に突設される。締結突出部１１２ａは、単位モジュール１１０の高さ方向（図６のＺ軸に平行な方向）に沿って締結ボルト４（図１参照）が挿入されるボルト孔Ｈ１を備える。固定突出部１１２ｂは、下部ハウジング１１２の長手方向の一側に少なくとも一つ備えられ、下部ハウジング１１２の外側に突設される。固定突出部１１２ｂは、上方（図６のＺ軸に平行な方向）に突設された固定突起ｆを備える。

第１締結収容部１１２ｃは、下部ハウジング１１２の長手方向の他側に備えられ、締結突出部１１２ａに対応する位置に対応する形状で備えられる。したがって、サブモジュール１００を形成するため複数の単位モジュール１１０を長手方向に沿って締結する場合、一つの単位モジュール１１０の締結突出部１１２ａは隣接した他の単位モジュール１１０の第１締結収容部１１２ｃ内に挿入される。また、上部ハウジング１１３は、第１締結収容部１１２ｃに対応する位置に形成されるボルト孔Ｈ２を備える。これによって、一対の単位モジュール１１０を結合するとき、下部ハウジング１１２に備えられるボルト孔Ｈ１と上部ハウジング１１３に備えられるボルト孔Ｈ２とは、一つの締結ボルト４（図１を参照）が通過できるように同じ位置に置かれる。

第１固定収容部１１２ｄは、下部ハウジング１１２の長手方向の他側に備えられ、固定突出部１１２ｂに対応する位置に対応する形状で備えられる。したがって、サブモジュール１００を形成するため複数の単位モジュール１１０を長手方向に沿って締結する場合、一つの単位モジュール１１０の固定突出部１１２ｂは隣接した他の単位モジュール１１０の第１固定収容部１１２ｄ内に挿入される。また、上部ハウジング１１３は、第１固定収容部１１２ｄに対応する位置に形成される突起収容溝Ｇを備える。これによって、一対の単位モジュール１１０を結合するとき、下部ハウジング１１２に備えられる固定突起ｆが上部ハウジング１１３に備えられる突起収容溝Ｇ内に挿入されることで、一対の単位モジュール１１０が水平方向（図６のＸ－Ｙ平面に平行な方向）に沿って動かないように固定することができる。

上部ハウジング１１３は、複数のバッテリーセル１１１を収容可能な空間を提供し、少なくとも一つのボルト孔Ｈ２、及び上面に形成される複数のセル露出部１１３ａを備える。

ボルト孔Ｈ２は、上述したように、下部ハウジング１１２の第１締結収容部１１２ｃに対応する位置に形成され、締結ボルト４（図１参照）を挿入可能な空間を提供する。

セル露出部１１３ａは、上部ハウジング１１３の長手方向（図６のＸ軸に平行な方向）に沿って延びた形態を有し、セルグループＣに対応する位置にセルグループＣの個数と同じ個数で備えられる。セル露出部１１３ａは、バッテリーセル１１１の正極端子１１１ａ及び負極端子１１１ｂが上部ハウジング１１３の上面を通って外部に露出できるように複数のスリットＳを備える。

一つの単位モジュール１１０内に備えられる複数のバッテリーセル１１１は、スリットＳを通って露出した正極端子１１１ａ及び負極端子１１１ｂが並列バスバー１１４とワイヤボンディングによって連結されることで、直列／並列が混合された形態で電気的に接続される。

並列バスバー１１４は、セル露出部１１３ａと平行な方向に延びた形態を有し、上部ハウジング１１３の上面に載置される。並列バスバー１１４は、複数のセル露出部１１３ａのそれぞれの両側に配置される。複数の並列バスバー１１４のうちの単位モジュール１１０の幅方向（図６のＹ軸に平行な方向）の一端部に配置される並列バスバー１１４と他端部に配置される並列バスバー１１４とは相異なる極性を有する。これは、単位モジュール１１０の幅方向に沿って複数のサブモジュール１００を連結するとき、直列接続を可能にするためである。図１０を参照すると、それぞれの隣接したサブモジュール１００の最外側に備えられた一対の並列バスバー１１４が、当接するかまたはワイヤボンディングによって連結されることで、隣接したサブモジュール１００同士が直列に接続され得る。

図１１を参照すると、後面ブロック２００は、複数のサブモジュール１００の機械的な締結のために適用される部品であって、複数のリア締結部２１０及び複数のリア固定部２２０を備える。

リア締結部２１０は、下部ハウジング１１２の第１締結収容部１１２ｃに対応する位置に対応する形状で備えられる。リア締結部２１０は、上部ハウジング１１３のボルト孔Ｈ２に対応する位置に対応するサイズで形成されるボルト孔Ｈ３を備える。

リア固定部２２０は、下部ハウジング１１２の第１固定収容部１１２ｄに対応する位置に対応する形状で備えられる。図示されていないが、リア固定部２２０は、上部ハウジング１１３の突起収容溝Ｇ（図７を参照）に対応する位置に対応するサイズで形成される固定突起を備え得る。

次いで、図１２～図１６を参照してＢＭＳアセンブリ２０について詳しく説明する。

図１２～図１６を参照すると、ＢＭＳアセンブリ２０は、複数のＢＭＳ２１、及び複数のＢＭＳ２１をすべて囲んで固定するＢＭＳフレーム２２を含む。ＢＭＳアセンブリ２０は、バッテリーモジュールアセンブリ１０（図５を参照）の長手方向（図５のＸ軸に平行な方向）の一側に結合される。すなわち、ＢＭＳアセンブリ２０は、サブパック１の個数と同じ個数で備えられる。

ＢＭＳ２１は、複数個備えられ、それぞれのＢＭＳ２１は上部に備えられた複数のセンシング端子Ｔを通じてそれぞれのサブモジュール１００と一対一で接続される。すなわち、ＢＭＳ２１は、サブモジュール１００の個数と同じ個数で備えられる。図１４に示されたように、ＢＭＳ２１の複数のセンシング端子ＴはコネクティングワイヤＷを用いたワイヤボンディングによって並列バスバー１１４と一対一で連結される。これによって、一つのＢＭＳ２１は複数のセルグループＣ（図７を参照）の電圧及び／または電流をセンシングし、サブモジュール１００の充放電を制御することができる。図面では一つのＢＭＳアセンブリ２０毎に二つのＢＭＳ２１が備えられる場合を例示的に示しているが、この場合、説明の便宜上、それぞれのＢＭＳ２１を第１のＢＭＳ２１及び第２のＢＭＳ２１と称する。

第１のＢＭＳ２１は、第１サブモジュール１００（図５を参照）の充放電を制御し、第２のＢＭＳ２１は、第１サブモジュール１００に隣接した第２サブモジュール１００（図５を参照）の充放電を制御する。

ＢＭＳフレーム２２は、複数のＢＭＳ２１をすべて囲んで固定し、バッテリーモジュールアセンブリ１０（図５を参照）の長手方向の一側に結合される。ＢＭＳフレーム２２は、バッテリーモジュールアセンブリ１０（図５を参照）の幅方向（図５のＹ軸に平行な方向）に沿って延びた形態を有し、バッテリーモジュールアセンブリ１０の幅に対応する長さを有する。

ＢＭＳフレーム２２は、複数の前面締結部２２ａ、複数の第２締結収容部２２ｂ、複数の第２固定収容部２２ｃ、及びバスバー載置部２２ｄを備え得る。

前面締結部２２ａは、締結突出部１１２ａに対応する位置に備えられ、ボルト孔Ｈ４を備える。前面締結部２２ａに形成されたボルト孔Ｈ４は、下部ハウジング１１２に形成されたボルト孔Ｈ１に対応する位置に対応する形状で備えられる。これによって、一つの締結ボルト４（図１及び図２を参照）が前面締結部２２ａに形成されたボルト孔Ｈ４と下部ハウジング１１２に形成されたボルト孔Ｈ１とを同時に通過できるため、バッテリーモジュールアセンブリ１０とＢＭＳアセンブリ２０とを締結することができる。

第２締結収容部２２ｂは、前面締結部２２ａ及び締結突出部１１２ａに対応する位置に溝形態で備えられる。第２締結収容部２２ｂは、締結突出部１１２ａに対応する形状を有し、これによって締結突出部１１２ａが第２締結収容部２２ｂ内に挿入されるため、ＢＭＳアセンブリ２０とバッテリーモジュールアセンブリ１０とを互いに密着させることができる。

第２固定収容部２２ｃは、固定突出部１１２ｂに対応する位置に溝形態で備えられる。第２固定収容部２２ｃは、固定突出部１１２ｂに対応する形状を有し、これによって固定突出部１１２ｂが第２固定収容部２２ｃ内に挿入されるため、ＢＭＳアセンブリ２０とバッテリーモジュールアセンブリ１０とを互いに密着させることができる。

バスバー載置部２２ｄは、ＢＭＳフレーム２２の長手方向の一側に溝形態で備えられる。バスバー載置部２２ｄは、互いに鏡面対称状に結合された一対のサブパック１の間を直列に連結する直列バスバー３が載置される空間を提供する。図１５に示されたように、一対のＢＭＳアセンブリ２０は、バッテリーパックの幅方向（図１５のＹ軸に平行な方向）に平行な中心軸を基準にして互いに鏡面対称とした形態で結合される。このように結合された一対のＢＭＳアセンブリ２０にそれぞれ備えられたバスバー載置部２２ｄ同士が連結されて直列バスバー３を載置可能な空間を提供する。

このようにバスバー載置部２２ｄに載置された直列バスバー３は、一対のサブパック１のそれぞれの最外郭に備えられた並列バスバー１１４同士を連結し、これによって一対のサブパック１は直列に接続される。直列バスバー３と並列バスバー１１４との間の電気的接続は、コネクティングワイヤＷを用いたワイヤボンディングによって行われる。

上述したように、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、複数の単位モジュール１１０がボルティング結合によって簡単に締結される構造を有するだけでなく、複数の単位モジュール１１０が結合されて形成されたバッテリーモジュールアセンブリ１０とＢＭＳアセンブリ２０との間もボルティング結合によって簡単に締結できる構造を有する。

すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、図１及び図２に示されたように、一対のサブパック１が互いに鏡面対称状に対面した状態で締結ボルト４をボルト孔（Ｈ１～Ｈ４）内に挿入することで、一対のサブパック１同士を締結する構造を有する。また、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、このような一対のサブパック１同士の締結を通じて、それぞれのサブパック１を構成する単位モジュール１１０同士の締結、及びバッテリーモジュールアセンブリ１０とＢＭＳアセンブリ２０との間の締結も同時に可能な構造を有する。

また、本発明の一実施形態によるバッテリーパックによれば、並列バスバー１１４及び直列バスバー３を使用し、構成要素間の電気的接続にワイヤボンディングを適用することで、複数の単位モジュール１１０を直列と並列との混合形態で簡単に接続でき、それによって必要に応じて容量及び出力電圧を非常に容易に拡大することができる。

一方、本発明の一実施形態による自動車は、上述したような本発明の実施形態によるバッテリーパックを含む。

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。

１ サブパック
１０ バッテリーモジュールアセンブリ
２０ ＢＭＳアセンブリ
２１ 第１のＢＭＳ（ＢＭＳ）、第２のＢＭＳ（ＢＭＳ）
２２ ＢＭＳフレーム
１００ 第１サブモジュール（サブモジュール）、第２サブモジュール（サブモジュール）
１１０ 単位モジュール

Claims (12)

1. 複数の単位モジュールを含むバッテリーモジュールアセンブリ、及び前記バッテリーモジュールアセンブリの長手方向の一側に結合されるＢＭＳアセンブリを含むサブパックであって、
   前記バッテリーモジュールアセンブリは、
   長手方向に沿って接続される複数の単位モジュールを含む第１サブモジュールと、
   複数の単位モジュールを含み、前記単位モジュールの幅方向に沿って第１サブモジュールと接続される第２サブモジュールと、
   を含み、
   前記ＢＭＳアセンブリは、
   前記第１サブモジュールの充放電を制御する第１のＢＭＳと、
   前記第２サブモジュールの充放電を制御する第２のＢＭＳと、
   前記第１のＢＭＳと第２のＢＭＳとの周囲を囲んで前記バッテリーモジュールアセンブリの長手方向の一側に締結されるＢＭＳフレームと、
   を含み、
   前記単位モジュールは、
   複数のセルグループを形成する複数のバッテリーセルと、
   前記複数のバッテリーセルを支持する下部ハウジングと、
   を含み、
   前記下部ハウジングは、
   ボルト孔を備え、前記下部ハウジングの長手方向の一側に備えられる少なくとも一つの締結突出部と、
   固定突起を備え、前記下部ハウジングの長手方向の一側に備えられる少なくとも一つの固定突出部と、
   前記下部ハウジングの長手方向の他側に、前記締結突出部に対応する位置に対応する形状で備えられる第１締結収容部と、
   前記下部ハウジングの長手方向の他側に、前記固定突出部に対応する位置に対応する形状で備えられる第１固定収容部と、
   を含み、
   前記ＢＭＳフレームは、
   前記締結突出部に対応する位置に設けられ、ボルト孔を備える複数の前面締結部と、
   前記前面締結部及び前記締結突出部に対応する位置に備えられる複数の第２締結収容部と、
   前記固定突出部に対応する位置に対応する形状で備えられる複数の第２固定収容部と、
   を含む、サブパック。
2. 前記単位モジュールは、
   前記下部ハウジングの上側に結合されて前記複数のバッテリーセルの収容空間を提供する上部ハウジングと、
   前記上部ハウジングの上面に載置され、相互離隔して平行に配置される複数の並列バスバーと、
   をさらに含む、請求項１に記載のサブパック。
3. 前記セルグループは、前記単位モジュールの長手方向に沿って配置される複数のバッテリーセルを含む、請求項２に記載のサブパック。
4. 同じセルグループ内に含まれるバッテリーセルは、前記並列バスバーを通じて並列に接続される、請求項２または３に記載のサブパック。
5. 前記第１サブモジュールに含まれる複数の単位モジュールは、同一延長線上に位置する並列バスバー同士の電気的な接続によって並列に接続されており、前記第２サブモジュールに含まれる複数の単位モジュールは、同一延長線上に位置する並列バスバー同士の電気的な接続によって並列に接続されている、請求項４に記載のサブパック。
6. 前記第１サブモジュールと第２サブモジュールとは、互いに隣接した並列バスバー同士の電気的な接続によって互いに直列に接続される、請求項５に記載のサブパック。
7. 前記同じセルグループ内に含まれる複数のバッテリーセル同士の並列接続、同じサブモジュールに含まれる複数の単位モジュール同士の並列接続、及び互いに隣接した複数のサブモジュール同士の直列接続は、すべてワイヤボンディングによって行われている、請求項６に記載のサブパック。
8. 前記上部ハウジングは、
   前記第１締結収容部に対応する位置に形成されるボルト孔と、
   前記第１固定収容部に対応する位置に形成され、前記固定突起に対応する形状を有する突起収容溝と、
   を含む、請求項２に記載のサブパック。
9. 前記第１のＢＭＳ及び第２のＢＭＳのそれぞれは、複数のセンシング端子を含み、
   前記第１のＢＭＳのセンシング端子は、前記第１サブモジュールの並列バスバーとワイヤボンディングによって電気的に接続され、
   前記第２のＢＭＳのセンシング端子は、前記第２サブモジュールの並列バスバーとワイヤボンディングによって電気的に接続される、請求項２に記載のサブパック。
10. 請求項１に記載のサブパックの一対が前記サブパックの長手方向に平行な中心軸を基準にして互いに鏡面対称状に結合されたバッテリーパック。
11. 前記一対のサブパック同士を直列に接続し、前記ＢＭＳフレーム上に載置される直列バスバーをさらに含む、請求項１０に記載のバッテリーパック。
12. 請求項１０または１１に記載のバッテリーパックを含む自動車。

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