JP7536897B2 - バッテリーパック及びこれを含む自動車 - Google Patents

Description

本発明の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、２０２１年１月１１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０００３５４７号に基づく優先権を主張し、該当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。

製品群に応じた適用性が高く、且つ、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できるという一次的な長所だけでなく、エネルギー使用に伴う副産物が全く生じないという点で、環境にやさしく、エネルギー効率が向上できることから、新しいエネルギー源として注目を集めている。

現在、広く使用される二次電池の種類としては、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がある。このような単位二次電池セル、即ち、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、これよりさらに高い出力電圧が要求される場合、複数のバッテリーセルを直列接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーパックに要求される充放電容量によって複数のバッテリーセルを並列接続してバッテリーパックを構成し得る。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数は、要求される出力電圧または充放電容量によって多様に設定可能である。

なお、複数のバッテリーセルを直列・並列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からなるバッテリーモジュールを先に構成し、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追加してバッテリーパックやバッテリーラックを構成する方法が一般的である。

従来のバッテリーパックの場合、通常、複数個のバッテリーセル、複数個のバッテリーセルを収容するパックケース、当該パックケースの上部で複数個のバッテリーセルをカバーするパックカバー、及びパックケースの下部に取り付けられて複数個のバッテリーセルを冷却するヒートシンクを含んで構成される。ここで、従来のパックケースは、複数個のプレート部材の結合体として備えられ、複数個のバッテリーセルを収容する。

しかし、従来のバッテリーパックの場合、パックケースを構成する複数個のプレート部材によってバッテリーパックの全体サイズの増大が不可避になり、エネルギー密度の面で不利な問題がある。また、従来のバッテリーパックの場合、上部カバー及びヒートシンクのような追加的な部材によって、全体的なエネルギー密度の面で不利な問題がある。

また、従来のバッテリーパックにおいては、バッテリーパックの過熱や火事状況の発生時、バッテリーセルからのガスがバッテリーパックの上部に向かうため、通常、バッテリーパックの上部に位置する運転者のような搭乗者の安全にも大きな危険を招来するという問題がある。

そこで、本発明は、よりコンパクトな構造を有し、エネルギー密度を高めることができると共に、安全性能を向上させることができるバッテリーパック及びそれを含む自動車を提供する。

本発明は、よりコンパクトな構造を有し、エネルギー密度を高めることができるバッテリーパック及びそれを含む自動車を提供することを目的とする。

また、本発明は、安全性能を向上させることができるバッテリーパック及びそれ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、バッテリーパックであって、ガスを排出するためのベント部を備える少なくとも一つのバッテリーセルと、前記ベント部が前記バッテリーパックの下部に面するように前記少なくとも一つのバッテリーセルを収容し、前記ベント部を前記バッテリーパックの外部に露出するパックケースと、を含むことを特徴とするバッテリーパックを提供する。

前記バッテリーパックは、前記パックケースと結合し、前記ベント部の反対側で前記少なくとも一つのバッテリーセルをカバーするパックカバーを含み得る。

前記パックカバーには、前記少なくとも一つのバッテリーセルの冷却のために内部に冷却流路が備えられ得る。

前記パックカバーは、前記少なくとも一つのバッテリーセルと接触して配置される下部ヒートシンクと、前記下部ヒートシンクと結合し、内部に前記冷却流路を形成する上部ヒートシンクと、を含み得る。

前記下部ヒートシンクの底面には、前記少なくとも一つのバッテリーセルが据え付けられ得る。

前記パックカバーは、前記冷却流路と連通し、前記上部ヒートシンクの一側に突出する冷却水流入ポートと、前記冷却水流入ポートと離隔して前記上部ヒートシンクに備えられ、前記冷却流路と連通する冷却水排出ポートと、を含み得る。

前記パックケースは、前記少なくとも一つのバッテリーセルを囲み、前記パックカバーと結合するケース本体と、前記ケース本体の底部に備えられ、前記少なくとも一つのバッテリーセルが挿入されるセル挿入部と、を含み得る。

前記セル挿入部には、前記ベント部を前記パックケースの外に露出する少なくとも一つの開口が形成され得る。

前記セル挿入部は、前記パックケースの下部から所定の高さで突出するように形成され得る。

前記セル挿入部は、前記パックケースの下方へ前記ベント部よりも突出するように備えられ得る。

前記セル挿入部は、前記少なくとも一つのバッテリーセルの底部の一側をカバーし得る。

前記パックケースの内部空間には、前記少なくとも一つのバッテリーセルを囲むようにレジン物質が満たされ得る。

前記バッテリーセルは、複数個が備えられ、前記レジン物質は、前記複数個のバッテリーセルの間に満たされ得る。

前記レジン物質は、ポッティングレジンとして備えられ得る。

前記ベント部は、前記少なくとも一つのバッテリーセルの長手方向に沿う一端部に備えられ、前記少なくとも一つのバッテリーセルの一端部は、前記パックケースの下部に配置され得る。

前記パックカバーは、前記少なくとも一つのバッテリーセルの他端部をカバーし得る。

なお、本発明は、自動車であって、前述した実施例による少なくとも一つの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。

前記パックケースの下面は、前記自動車のアンダーボディーフレームから所定の高さで離隔して配置され、安全スペースを形成し得る。

前記バッテリーパックは、前記自動車のアンダーボディーフレームに取り付けられる補強プレートを含み得る。

前記パックケースの下面は、前記補強プレートから所定の高さで離隔して配置されて安全スペースを形成し得る。

以上のような多様な実施例によって、よりコンパクトな構造を有し、かつエネルギー密度が向上可能なバッテリーパック及びそれを含む自動車を提供することができる。

また、以上のような多様な実施例によって、安全性能が向上可能なバッテリーパック及びそれを含む自動車を提供することができる。

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例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。

本発明の一実施例による自動車に取り付けられるバッテリーパックを説明するための図である。 図１のバッテリーパックの分解斜視図である。 図２のバッテリーパックのバッテリーセルを説明するための図である。 図２のバッテリーパックのパックケースを説明するための図である。 図２のバッテリーパックの他の実施例によるパックケースを説明するための図である。 図２のバッテリーパックの他の実施例によるパックケースを説明するための図である。 図２のバッテリーパックのパックカバーを説明するための図である 図２のバッテリーパックのパックカバーを説明するための図である。 図１の自動車に取り付けられるバッテリーパックの過熱や火事状況の発生時、安全スペースによるバッテリーセルのガス排出を説明するための図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。ここで説明される実施例は、発明の理解を助けるために例示的に示したものであり、本発明は、ここで説明する実施例とは相違に多様に変形して実施できることを理解せねばならない。なお、発明の理解を助けるために、添付の図面は、実際の縮尺ではなく一部構成要素が誇張されて示され得る。

図１は、本発明の一実施例による自動車に取り付けられるバッテリーパックを説明するための図である。

図１を参照すると、自動車１は、電気自動車またはハイブリッド自動車に備えられた、少なくとも一つのバッテリーパック１０を含み得る。前記自動車１において、前記少なくとも一つのバッテリーパック１０の上部には運転者などの搭乗者のための内部シートなどが備えられた搭乗空間が備えられ、前記バッテリーパック１０の下部には、前記自動車１のアンダーボディーフレーム５が備えられ得る。

前記バッテリーパック１０は、前記自動車１の底部に設けられる前記アンダーボディーフレーム５の近くに所定の高さＨで離隔するように備えられ得る。このように前記バッテリーパック１０を所定の高さＨで離隔するように配置する理由は、安全スペースＳを形成するためであって、以下、それに係わる前記バッテリーパック１０の配置構造及び具体的な構成などについては、下記の関連図面を参照して具体的に説明する。

図２は、図１のバッテリーパックの分解斜視図である。

図２を参照すると、前記バッテリーパック１０は、バッテリーセル１００及びパックケース２００を含み得る。一方、前記バッテリーパック１０は、パックカバー３００、バスバーユニット４００、及びその他の前記バッテリーパック１０を構成する各種電装品などをさらに含み得る。

前記バッテリーセル１００は、二次電池であって、円筒型二次電池、パウチ型二次電池または角形二次電池として備えられ得る。以下、本実施例で、前記バッテリーセル１００は、円筒型二次電池であることに限定して説明する。

前記バッテリーセル１００は、少なくとも一つまたはそれ以上の複数個が備えられ得る。以下、本実施例で、前記バッテリーセル１００は複数個が備えられることに限定して説明する。

以下、前記複数個のバッテリーセル１００についてより具体的に説明する。

図３は、図２のバッテリーパックのバッテリーセルを説明するための図である。

図３を参照すると、前記複数個のバッテリーセル１００の間には、レジン物質Ｒが満たされ得る。前記レジン物質Ｒは、前記複数個のバッテリーセル１００をより安定的に固定すると共に、前記複数個のバッテリーセル１００で発生した熱をより均一に分散させて前記複数個のバッテリーセル１００の冷却性能をさらに高め得る。

前記レジン物質Ｒは、ポッティングレジンとして備えられ得る。前記ポッティングレジンは、緩い状態のレジン物質を前記複数個のバッテリーセル１００側へ注入して硬化することで形成され得る。ここで、前記レジン物質Ｒの注入は、前記複数個のバッテリーセル１００の熱損傷を防止するために約１５℃～２５℃の常温状態で行われ得る。

具体的には、前記レジン物質Ｒは、シリコーンレジンとして備えられ得る。しかし、必ずしもこれに限定されることではなく、前記レジン物質Ｒは、前記シリコーンレジンの他にも前記バッテリーセル１００の固定及び熱分散効率を向上させることができるその他のレジン物質として備えられることも可能である。

前記複数個のバッテリーセル１００の下端部（一端部）１０２には、前記バッテリーセル１００の電気的接続のための正極１１０及び負極１３０が備えられ得る。ここで、前記正極１１０は、前記バッテリーセル１００の下端部（一端部）１０２の中央に備えられ、前記負極１３０は、前記バッテリーセル１００の下端部（一端部）１０２の周縁に備えられ得る。しかし、これに限定されず、前記バッテリーセル１００において、前記正極１１０及び前記負極１３０が相互に絶縁され得るその他の配置構造で備えられることも可能である。

このような前記複数個のバッテリーセル１００の正極１１０及び負極１３０は、前記パックケース２００（図１及び図２参照）の下部で後述するバスバーユニット４００と電気的に接続され得る。

前記複数個のバッテリーセル１００の下端部（一端部）１０２には各々、前記バッテリーセル１００の内部で発生するガスＧ（図９参照）を排出するためのベント部１５０が備えられ得る。

前記ベント部１５０は、前記バッテリーセル１００の長手方向に沿う一端部１０２に備えられ得る。前記バッテリーセル１００の一端部１０２は、前記パックケース２００（図１及び図２参照）の下部に配置され得る。

具体的には、前記ベント部１５０は、前記バッテリーセル１００の下端部（一端部）１０２に備えられ、前記パックケース２００の下部に配置され得る。より具体的には、前記ベント部１５０は、前記正極１１０が備えられる前記バッテリーセル１００の下端部の中央付近における正極板領域に備えられ得る。

前記ベント部１５０は、前記バッテリーセル１００の下端部（一端部）１０２で周辺領域よりも薄い厚さに形成され得る。これは、前記バッテリーセル１００に異常状況が発生して内圧が一定の水準以上に増加すると、破断されることで前記バッテリーセル１００の外へ前記ガスＧ（図９参照）をより容易に排出するためである。

前記ベント部１５０は、所定の大きさの開口またはノッチ形状で備えられ得る。また、前記ベント部１５０は、前記所定の大きさの開口に一定の水準以上の圧力で破断するフィルムなどをさらに加える構造に形成されることも可能である。

本実施例の場合、前記ベント部１５０が前記パックケース２００の下部に配置されることによって、前記バッテリーセル１００の異常状況による過熱や火事の発生時、内部ガスや火炎などが前記パックケース２００の上部ではなく前記パックケース２００の下部へ抜け出し得る。これによって、前記異常状況の発生時、前記パックケース２００の上部に配置される前記自動車１の運転者などの搭乗者の安全を最大限に確保して前記搭乗者の被害を最小化することができる。

前記ベント部１５０は、前記バッテリーセル１００の下端部（一端部）１０２の中央付近に備えられ得る。しかし、必ずしもこれに限定されることではなく、前記ベント部１５０は、前記バッテリーセル１００の下方に向かってガスを排出できるその他の位置に備えられることも可能である。

前記複数個のバッテリーセル１００の上端部（他端部）１０６は、扁平な形状で備えられ、パックカバー３００（図１及び図２参照）の底面に固定され得る。本実施例の場合、前記複数個のバッテリーセル１００の下端部（一端部）１０２に、前記正極１１０及び前記負極１３０が備えられることによって、前記複数個のバッテリーセル１００の上端部が凹凸などの構造のない扁平な形状で設けられるため、前記パックカバー３００の底面に所定のギャップなどが発生することなく前記複数個のバッテリーセル１００の上端部の全体が前記パックカバー３００の底面に接触するように取り付けられ得る。

ここで、前記複数個のバッテリーセル１００と前記パックカバー３００との接触による取付けは、熱伝導性接着剤などによって行い得る。一方、前記パックカバー３００は、後述するように、前記バッテリーセル１００の冷却のためのヒートシンクとして備えられ得る。

本実施例の場合、前記バッテリーセル１００の上端部の全体が凹凸構造なく前記パックカバー３００の底面に接触配置されて取り付けるので、前記バッテリーセル１００の冷却性能を大幅向上させることができる。

また、本実施例の場合、このような前記バッテリーセル１００の上端部（他端部）１０６の前記パックカバー３００との接触配置構造によって、前記バッテリーパック１０の上下方向における全体の高さを減らすことができ、前記バッテリーパック１０をよりコンパクトな構造に具現しながら、全体のエネルギー密度も大幅に高めることができる。これによって、本実施例では、前記自動車１に取り付けられるバッテリーパック１０の個数も最大に確保可能であるため、前記自動車１の全体のバッテリー容量も大幅に高めることができる。

一方、前記バッテリーセル１００の上端部（他端部）１０６と前記パックカバー３００との間には、冷却性能をより高めるように熱伝導性シートなどのような他の部材が介在され得る。また、前記バッテリーセル１００の上端部（他端部）１０６には、前記バッテリーセル１００をより安定的に固定するための溝構造を有する熱伝導性スペーサーなどのような他の部材が介在され得る。

図４は、図２のバッテリーパックのパックケースを説明するための図である。

図４は、前述した図１及び図２を参照すると、前記パックケース２００は、前記少なくとも一つまたは複数個のバッテリーセル１００を収容し得る。具体的には、前記パックケース２００は、前記バッテリーセル１００の前記ベント部１５０が前記バッテリーパック１０の下部に面するように前記バッテリーセル１００を収容し、前記ベント部１５０を前記バッテリーパック１０の外部に露出し得る。

また、前記パックケース２００の下面は、前記自動車１の前記アンダーボディーフレーム５から所定の高さＨで離隔して配置されることで前記安全スペースＳを形成し得る。

前記安全スペースＳは、前記自動車１の前記アンダーボディーフレーム５に外部衝撃などが発生したとき、外部衝撃が前記バッテリーパック１０側へ直接的に伝達されることを防止することで、前記外部衝撃による前記バッテリーパック１０の破損、延いては、前記バッテリーパック１０の爆発などを効果的に防止できる。

また、前記安全スペースＳは、前記バッテリーパック１０の異常状況による過熱や火事状況の発生時、前記バッテリーセル１００の外へ噴出されるガスや火炎などが前記運転者などの搭乗者側ではなく前記自動車１の下方に向かって優先的にガイドする役割を果たす。

前記パックケース２００の内部空間には、前記少なくとも一つのバッテリーセル１００、本実施例の場合、前記複数個のバッテリーセル１００を囲むように前記レジン物質Ｒが満たされ得る。具体的には、前記レジン物質Ｒは、前記パックケース２００内で、前記複数個のバッテリーセル１００を囲むように前記バッテリーセル１００が少なくとも部分的に浸されるように満たされ得る。

なお、前記パックケース２００は、ケース本体２１０及びセル挿入部２３０を含み得る。

前記ケース本体２１０は、前記少なくとも一つのバッテリーセル１００、本実施例の場合、複数個のバッテリーセル１００を囲み、後述するパックカバー３００と結合し得る。前記ケース本体２１０の内部には、前記レジン物質Ｒが満たされ得る。

前記セル挿入部２３０は、前記ケース本体２１０の底部に備えられ、前記少なくとも一つのバッテリーセル１００、本実施例の場合、複数個のバッテリーセル１００の一端部１０２が挿入され得る。具体的には、前記セル挿入部２３０は、複数個が備えられ、前記複数個のバッテリーセル１００の下端部（一端部）１０２が挿入され得る。

前記複数個のセル挿入部２３０には各々、前記バッテリーセル１００の正極１１０を収容しながら前記バッテリーセル１００の前記ベント部１５０を前記パックケース２００の外部に露出する少なくとも一つの開口２３５が形成され得る。

前記少なくとも一つの開口２３５は、前記ベント部１５０から噴出されるガスによって破裂される薄いフィルムで封止され得る。これは、前記少なくとも一つの開口２３５による水分浸透などを防止するためである。

図５及び図６は、図２のバッテリーパックの他の実施例によるパックケースを説明するための図である。

図５及び図６を参照すると、セル挿入部２４０は、前記ケース本体２１０の底部に備えられ得る。このような前記セル挿入部２４０は、前記パックケース２００の下部から所定の高さで突出するように形成され得る。ここで、前記セル挿入部２４０は、前記パックケース２００の下方へ前記ベント部１５０よりも突出するように備えられ得る。前記セル挿入部２４０は、前記パックケース２００の底部で突出したリブ構造を形成し得る。

本実施例では、このように突出したリブ構造の前記セル挿入部２４０によって、前記バッテリーセル１００のベント部１５０との干渉をより効果的に防止可能であるので、前記バッテリーセル１００の過熱などによるベント部１５０によるガス排出時、前記セル挿入部２４０の干渉なしに、より速やかなガス排出が可能になる。

また、前記セル挿入部２４０は、前記少なくとも一つのバッテリーセル１００、本実施例の場合、前記複数個のバッテリーセル１００の底部の一側をカバーし得る。これによって、前記セル挿入部２４０は、前記少なくとも一つのバッテリーセル１００、本実施例の場合、前記複数個のバッテリーセル１００をより堅固に固定可能である。

また、前記セル挿入部２４０には、前述した実施例の開口２３５と同じ開口２４５が備えられ得る。また、前記セル挿入部２４０には、前記パックカバー３００との結合のための締結部材などが貫通するか、または貫通して締結される少なくとも一つの締結ホール２４７が設けられ得る。

図７及び図８は、図２のバッテリーパックのパックカバーを説明するための図である。

図７及び図８と前述した図１及び図２を参照すると、前記パックカバー３００は、前記パックケース２００と結合し、前記ベント部１５０の反対側で前記少なくとも一つのバッテリーセル１００をカバーし得る。具体的には、前記パックカバー３００は、前記少なくとも一つのバッテリーセル１００の他端部１０６をカバーし得る。より具体的には、前記パックカバー３００は、前記パックケース２００の上端部と結合して前記複数個のバッテリーセル１００の上端部（他端部）１０６をカバーし得る。

前記パックカバー３００は、冷却流路３１０、下部ヒートシンク３３０、上部ヒートシンク３５０、冷却水流入ポート３７０、及び冷却水排出ポート３９０を含み得る。

前記冷却流路３１０は、前記少なくとも一つのバッテリーセル１００、本実施例の場合、前記複数個のバッテリーセル１００の冷却のために前記パックカバー３００の内部に備えられ得る。前記冷却流路３１０には、前記バッテリーセル１００の冷却のための冷却水が循環し得る。

前記下部ヒートシンク３３０は、前記少なくとも一つのバッテリーセル１００と接触して配置され得る。本実施例の場合、前記下部ヒートシンク３３０は、前記複数個のバッテリーセル１００の他端部１０６と接触して配置され得る。具体的には、前記下部ヒートシンク３３０は、前記複数個のバッテリーセル１００の上端部（他端部）１０６と面接触し得る。

また、前記下部ヒートシンク３３０の底面には、前記少なくとも一つのバッテリーセル１００が据え付けられ得る。本実施例の場合、前記下部ヒートシンク３３０の底面には前記複数個のバッテリーセル１００の他端部１０６が固定され得る。具体的には、前記下部ヒートシンク３３０の底面には、前記熱伝導接着剤などによって前記複数個のバッテリーセル１００の上端部（他端部）１０６が固定され得る。

このように、本実施例の場合、前記下部ヒートシンク３３０が前記バッテリーセル１００の上端部（他端部）１０６と面接触して固定されるため、前記バッテリーセル１００の冷却性能をさらに確保すると共に、前記バッテリーセル１００の前記パックケース２００内においてより安定的な取付けをガイドできる。

前記上部ヒートシンク３５０は、前記下部ヒートシンク３３０と結合して内部に前記冷却流路３１０を形成し得る。前記上部ヒートシンク３５０は、前記パックケース２００のケース本体２１０と結合し得る。

前記冷却水流入ポート３７０は、前記冷却水を前記冷却流路３１０へ案内するためのものであって、前記上部ヒートシンク３５０の一側に突出し、冷却ユニットと連通するように連結され得る。

具体的には、前記冷却水流入ポート３７０は、前記上部ヒートシンク３５０の側面の一側に突出し得る。これによって、本実施例では、前記バッテリーパック１０の高さ方向において扁平な構造を具現して前記バッテリーパック１０のよりコンパクトな構造を具現することができる。

前記冷却水排出ポート３９０は、前記冷却流路３１０の内部の冷却水を前記冷却ユニット側へ排出するためのものであって、前記冷却流路３１０と連通し、前記冷却水流入ポート３７０と離隔するように前記上部ヒートシンク３５０に備えられ得る。

具体的には、前記冷却水排出ポート３９０は、前記冷却水流入ポート３７０と所定の距離で離隔するように前記上部ヒートシンク３５０の側面の一側に突出し得る。これによって、本実施例では、前記バッテリーパック１０の高さ方向において扁平な構造を具現して前記バッテリーパック１０のよりコンパクトな構造を具現できる。

このように、本実施例の場合、前記パックカバー３００の内部に前記バッテリーセル１００を冷却するためのヒートシンク構造が統合的に設けられるので、従来のように、パックカバー３００と別に設けられるヒートシンク構造に比べて前記バッテリーパック１０の全体サイズを減らすと共に、前記バッテリーパック１０のエネルギー密度を大幅に高めることができる。

また、本実施例の場合、このような統合的なパックカバー３００の構造によって、前記バッテリーパック１０の組立工程の効率を向上させ、前記バッテリーパック１０の製造コストも節減可能であるので、前記バッテリーパック１０の価格競争力も確保することができる。

なお、図２をさらに参照すると、前記バスバーユニット４００は、前記複数個のバッテリーセル１００の電気的接続のためのものであって、前記パックケース２００の下部に備えられ得る。前記電気的接続は、並列及び／または直列接続であり得る。前記バスバーユニット４００は、前記複数個のバッテリーセル１００の前記正極１１０及び前記負極１３０と電気的に接続し、外部の充・放電ラインなどと接続コネクターなどによって電気的に接続され得る。

本実施例の場合、前記複数個のバッテリーセル１００の正極１１０及び前記負極１３０が前記バッテリーセル１００の一側、具体的には、前記バッテリーセル１００の下部に全て備えられるので、前記バスバーユニット４００との電気的接続がより容易になる。

即ち、本実施例では、前記複数個のバッテリーセル１００の正極１１０及び前記負極１３０がいずれも同じ方向に配置される構造を有するので、互いに反対方向である両方に配置される構造よりも前記バスバーユニット４００との接続構造をより単純化し、かつ占める体積も減らすことができる。

これによって、本実施例では、前記バスバーユニット４００とバッテリーセル１００の電気的接続構造の単純化、全体構造のコンパクト化及びエネルギー密度の向上を具現することができる。

以下では、本実施例による前記バッテリーパック１０の過熱や火事状況の発生時、安全スペースＳによるバッテリーセルのガス排出や安全確保のためのメカニズムについてより具体的に説明する。

図９は、図１の自動車に取り付けられるバッテリーパックの過熱や火事状況の発生時、安全スペースによるバッテリーセルのガス排出を説明するための図である。

図９を参照すると、前記自動車１の前記バッテリーパック１０において、異常状況などによって、前記バッテリーパック１０のバッテリーセル１００のうちの少なくとも一つで過熱や火事によるガスＧや火炎などが発生し得る。

本実施例の場合、前記バッテリーセル１００の前記ベント部１５０が前記バッテリーパック１０の下部に面するように配置されるので、前記バッテリーセル１００で前記ベント部１５０を通して排出されるガスＧなどが前記パックケース２００の下方へ排出され得る。

具体的には、異常状況による前記バッテリーセル１００で発生したガスＧなどは、前記パックケース２００の下部に向かって配置されるベント部１５０を通して出て、前記パックケース２００の前記セル挿入部２３０の前記開口２３５を通して前記パックケース２００の下部の安全スペースＳ側へ誘導され得る。

即ち、本実施例では、前記過熱や火事状況などのような危険の状況時において、前記ガスＧや火炎などが、前記運転者などのような搭乗者が位置する前記バッテリーパック１０の上部ではなく、前記バッテリーパック１０の下部へ優先的に案内されるため、前記運転者などのような搭乗者の安全を最大限に確保可能である。

このように、本実施例では、前記バッテリーパック１０が前記自動車１のアンダーボディーフレーム５で前記ガスＧの排出などをガイドし、外部衝撃などを緩衝させることができる前記安全スペースＳを形成するので、前記危険状況などの発生時、前記自動車１に搭乗した運転者などのような搭乗者の安全を最大限に確保可能である。これによって、本実施例では、前記バッテリーパック１０の前記自動車１などへの取付けに際し、より高い安全性能を有するバッテリーパック１０を提供することができる。

図１０は、本発明の他の実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。

本実施例によるバッテリーパック２０は、前述した実施例の前記バッテリーパック１０と類似であるので、前述した実施例と実質的に同一または類似の構成については重複する説明を省略し、以下、前述した実施例との相違点を中心にして説明する。

図１０を参照すると、前記自動車１は、前記バッテリーパック２０を含み得る。

前記バッテリーパック２０は、バッテリーセル１００、パックケース２００、パックカバー３００、バスバーユニット４００、及び補強プレート５００を含み得る。

前記バッテリーセル１００、前記パックケース２００、前記パックカバー３００、及び前記バスバーユニット４００は、前述した実施例と実質的に同一または類似であるので、以下、重複する説明を省略する。

前記補強プレート５００は、前記自動車１の前記アンダーボディーフレーム５に取り付けられ得る。前記パックケース２００の下面は、前記補強プレート５００から所定の高さＨで離隔して前記安全スペースＳを形成し得る。

本実施例の場合、前記補強プレート５００によって、前記自動車１の構造的剛性をより確保可能である。また、本実施例では、前記補強プレート５００によって、前記自動車１の前記アンダーボディーフレーム５の外部で衝撃が発生したとき、前記外部衝撃などを前記アンダーボディーフレーム５と共に吸収及び緩衝して、前記バッテリーパック１０のパックケース２００側への衝撃伝達などの危険を最小化できる。

また、本実施例では、前記パックケース２００の下部へ前記バッテリーセル１００の異常状況による火炎などが噴出される場合にも、前記補強プレート５００が一次的にこれを緩衝して前記アンダーボディーフレーム５側の破損などを最小化するか、または最大限に遅延させることができる。

以上のような多様な実施例によって、よりコンパクトな構造を有し、かつエネルギー密度を高めることができるバッテリーパック１０、２０及びそれを含む自動車１を提供することができる。

また、以上のような多様な実施例によって、安全性能を向上させることができるバッテリーパック１０、２０及それを含む自動車１を提供することができる。

以上、本発明の望ましい実施例について図示及び説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはいけない。

１０、２０ バッテリーパック
１００ バッテリーセル
１５０ ベント部
２００ パックケース

Claims (20)

1. バッテリーパックであって、
   ガスを排出するためのベント部を備える少なくとも一つのバッテリーセルと、
   前記ベント部が前記バッテリーパックの下部に面するように前記少なくとも一つのバッテリーセルを収容するパックケースであって、前記ベント部を前記パックケースの外部に露出する前記パックケースと、
   前記パックケースと結合し、前記少なくとも一つのバッテリーセルをカバーするパックカバーと、
   を含み、
   前記パックカバーには、前記少なくとも一つのバッテリーセルの冷却のために内部に冷却流路が備えられ、
   前記パックカバーは、
   前記少なくとも一つのバッテリーセルと接触して配置されるバッテリーセル側ヒートシンクと、
   前記バッテリーセル側ヒートシンクと結合し、内部に前記冷却流路を形成する、バッテリーセル側ヒートシンクと対向する側のヒートシンクと、
   を含むことを特徴とする、バッテリーパック。
2. 前記パックカバーは、前記ベント部の反対側で前記少なくとも一つのバッテリーセルをカバーする、請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 前記パックカバーは、
   前記少なくとも一つのバッテリーセルと接触して配置される、前記バッテリーセル側ヒートシンクとしての、下部ヒートシンクと、
   前記下部ヒートシンクと結合し、内部に前記冷却流路を形成する、前記バッテリーセル側ヒートシンクと対向する側のヒートシンクとしての、上部ヒートシンクと、
   を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のバッテリーパック。
4. 前記下部ヒートシンクの底面には、前記少なくとも一つのバッテリーセルが据え付けられていることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。
5. 前記パックカバーは、
   前記冷却流路と連通し、前記上部ヒートシンクの一側に突出する冷却水流入ポートと、
   前記冷却水流入ポートと離隔して前記上部ヒートシンクに備えられ、前記冷却流路と連通する冷却水排出ポートと、
   を含むことを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック。
6. 前記パックケースは、
   前記少なくとも一つのバッテリーセルを囲み、前記パックカバーと結合するケース本体と、
   前記ケース本体の底部に備えられ、前記少なくとも一つのバッテリーセルが挿入されているセル挿入部と、
   を含むことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
7. 前記セル挿入部には、前記ベント部を前記パックケースの外に露出する少なくとも一つの開口が形成されることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーパック。
8. 前記セル挿入部は、前記パックケースの下部から所定の高さで突出するように形成されていることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーパック。
9. 前記セル挿入部は、前記パックケースの下方へ前記ベント部よりも突出するように備えられていることを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーパック。
10. 前記セル挿入部は、前記少なくとも一つのバッテリーセルの底部の一側をカバーすることを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーパック。
11. 前記パックケースの内部空間には、前記少なくとも一つのバッテリーセルを囲むようにレジン物質が満たされることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
12. 前記バッテリーセルは、複数個が備えられ、
    前記レジン物質は、前記複数個のバッテリーセルの間に満たされていることを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリーパック。
13. 前記レジン物質は、ポッティングレジンとして備えられることを特徴とする、請求項１２に記載のバッテリーパック。
14. 前記ベント部は、前記少なくとも一つのバッテリーセルの長手方向に沿う一端部に備えられ、
    前記少なくとも一つのバッテリーセルの一端部は、前記パックケースの下部に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
15. 前記パックカバーは、前記少なくとも一つのバッテリーセルの他端部をカバーすることを特徴とする、請求項１４に記載のバッテリーパック。
16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載のバッテリーパックを少なくとも一つ含むことを特徴とする、自動車。
17. 前記パックケースの下面は、前記自動車のアンダーボディーフレームから所定の高さで離隔して配置され、安全スペースを形成していることを特徴とする、請求項１６に記載の自動車。
18. 前記バッテリーパックは、前記自動車のアンダーボディーフレームに取り付けられる補強プレートを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の自動車。
19. 前記パックケースの下面は、前記補強プレートから所定の高さで離隔して配置されて安全スペースを形成していることを特徴とする、請求項１８に記載の自動車。
20. 前記バッテリーセルの内圧が前記ベント部がガスを排出しない所定の圧力未満の時、及び前記バッテリーセルの内圧が前記ベント部がガスを排出する所定の圧力以上の時、前記ベント部は、前記パックケースから外方に突出した状態で、前記パックケースの外部に露出するように設けられている、請求項１に記載のバッテリーパック。

Images