JP2011228306A - バッテリ・モジュール、バッテリ・パック及び電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】複数個の単位電池セルを上下及び／または横に積層して形成されるバッテリ・モジュールで、複数個の電池セルが積層される方向の締結力を調節する。
【解決手段】複数の単位電池セルと、積層された前記複数の単位電池セルの両端に配され、前記複数の単位電池セルを収納するために、互いに空間的に離れて共に締結される１対のエンドプレートと、前記単位電池セルと、少なくとも１つのエンドプレートとの間に配され、前記複数の単位電池セルに加えられる圧力を調整する圧力調節部と、を具備する。
【選択図】図４

Description

本発明は、バッテリ・モジュール、バッテリ・パック及び電気自動車に係り、さらに具体的には、複数個の単位電池セルを上下または横に積層して形成されるバッテリ・モジュール、バッテリ・パック及び電気自動車に関する。

二次電池（rechargeable
battery）は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電及び放電が可能な電池をいう。二次電池は、携帯電話、ノート型パソコン、カムコーダのような先端電子機器分野で広く使われており、自動車用電池にも使われている。

二次電池は、電極組立体及び電解液を含む。電極組立体は、正極板、負極板及びセパレータを具備する。電解液は、リチウムイオンを含む場合が多い。電極組立体の正極板と負極板は、外部に引き出される電極タブをそれぞれ具備できる。

電極組立体は、ケースの内部に収納され、ケースの外部には、電極端子が露出しうる。電極タブは、電極組立体の外部に引き出され、電極端子と電気的に連結されうる。ケースは、円筒形または角形になりうる。

複数個の二次電池の単位電池セルが、水平または垂直に積層されてバッテリ・モジュールが形成されうる。また、複数個のバッテリ・モジュールが、上下及び／または横に積層され、１つのバッテリ・パックが形成されうる。

ところで、単位電池セルが積層される構成においては、単位電池セルの充放電時に単位電池セルが膨張又は収縮されるため、単位電池セルの性能を維持する観点等から単位電池セルに適切に圧力を加える必要がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、複数個の単位電池セルを上下及び／または横に積層して形成されるバッテリ・モジュールで、複数個の電池セルが積層される方向の締結力を調節することが可能な、新規かつ改良されたバッテリ・モジュール、バッテリ・パック及び電気自動車を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数の単位電池セルと、積層された前記複数の単位電池セルの両端に配され、前記複数の単位電池セルを収納するために、互いに空間的に離れて共に締結される１対のエンドプレートと、前記単位電池セルと、少なくとも１つのエンドプレートとの間に配され、前記複数の単位電池セルに加えられる圧力を調整する圧力調節部と、を具備するバッテリ・モジュールが提供される。

また、前記圧力調節部が、弾性プレートと、前記弾性プレートの一端を支持する支持台と、前記圧力を調整するために、前記弾性プレートの弾性を調節できる調節ネジと、前記エンドプレートに締結され、前記調節ネジを支持するネジ支持台と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・モジュール。

また、前記調節ネジの一端が、前記バッテリ・モジュールの外部に突出することとしても良い。

また、前記弾性プレートが支持溝及び調節溝を含み、前記支持溝が前記支持台に締結され、前記調節溝が前記調節ネジに締結されることとしても良い。

また、前記弾性プレートが前記バッテリ・モジュールに設けられる前は、前記支持台と前記調節ネジの間の距離は第１長さであり、設置後には、前記支持台と前記調節ネジの間の距離は第２長さであり、設置後には、前記調節ネジを介して、前記第２長さが前記第１長さより短く調整され、前記弾性プレートが、中央部分で弓のように前記エンドプレートの内側から中に所定距離ほど反った形状を有し、板スプリングになることとしても良い。

また、前記支持台が挿入溝を含み、前記挿入溝が前記支持溝に対応して締結されることとしても良い。

また、前記支持台が、前記エンドプレートの一面から突出することとしても良い。

また、前記ネジ支持台が、少なくとも１つの前記エンドプレート上に、前記支持台の反対側に配されることとしても良い。

また、前記調節ネジが、その外周面にネジ山を有し、前記ネジ支持台がその内周面にネジ山を有し、前記調節ネジのネジ山が、前記ネジ支持台のネジ山と互いに結合することとしても良い。

また、前記エンドプレートと結合する中間フレームをさらに具備することとしても良い。

また、前記中間フレームが、前記エンドプレートと結合する上部フレームと、前記エンドプレートと結合する下部フレームと、前記エンドプレートと結合する側面フレームとのうち少なくとも一つを含むこととしても良い。

また、前記圧力調節部が、１対の前記エンドプレート間に、複数個の単位電池セルに圧力を加える形状であることとしても良い。

また、前記圧力調節部が、膨脹及び収縮による前記単位電池セルの変位量を制限できるように、前記単位電池セルに加えられる圧力を制御できる形状によってなることとしても良い。

また、複数の前記圧力調節部をさらに具備し、それぞれの前記圧力調節部が、前記単位電池セルと、前記エンドプレートのうちいずれか一つとの間に配されることとしても良い。

上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、前記バッテリ・モジュールを含むバッテリ・パックが提供される。

上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、また、前記バッテリ・パックを含む電気自動車が提供される。

以上説明したように本発明によれば、複数個の単位電池セルを上下及び／または横に積層して形成されるバッテリ・モジュールで、複数個の電池セルが積層される方向の締結力を調節できる。

本発明の一実施形態によるバッテリ・モジュールであり、複数個の電池セルが水平に積層されるバッテリ・モジュールの斜視図である。 図１のバッテリ・モジュールを分解し、それぞれの構成要素をさらに詳細に図示した分解斜視図である。 図１のバッテリ・モジュールに含まれる単位電池セルの外観を概略的に図示した斜視図である。 図１のバッテリ・モジュールで、積層される電池セルとエンドプレートとの間に介在する圧力調節部を概略的に図示したところを、一面から図示した図面である。 図１のバッテリ・モジュールで、設けられる前の弾性プレートを図示した図面である。 図１のバッテリ・モジュールで、設けられた後の弾性プレートを図示した図面である。 図１のバッテリ・モジュールが、上下及び横に積層されて外部フレームに支持されて形成されるバッテリ・パックの実施形態を概略的に図示した図面である。 バッテリ・パックが使われる実施形態であり、内部に図７のバッテリ・パックが収容される電気自動車を概略的に図示した図面である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本発明の一実施形態によるバッテリ・パック１０は、少なくとも一つ以上のバッテリ・モジュール１００が、上下及び／または横に積層されて形成されうる。また、それぞれのバッテリ・モジュール１００は、少なくとも一つ以上の単位電池セル１１０が、上下及び／または横に積層されて形成されうる。

積層されるそれぞれの単位電池セル１１０は、充放電時に、膨脹または収縮されうる。このとき、単位電池セル１１０の体積膨脹は抵抗を増加させ、電池セル１１０の効率を落としうる。従って、積層される電池セル１１０には、圧力を加える必要がある。

このために、積層される電池セル１１０は、両端でエンドプレート１５０によって支持されうる。それにより、電池セル１１０が膨脹と収縮とによって、水平方向にさらに延びないように圧縮固定できる。

また、積層される電池セル１１０は、エンドプレート１５０と結合する中間フレームによって支持されうる。中間フレームは、それぞれエンドプレート１５０と結合する上部フレーム１２０、下部フレーム１３０及び側面フレーム１４０のうち少なくとも一つを含むことができる。

本発明による一実施形態によるバッテリ・モジュール１００では、エンドプレート１５０と電池セル１１０との間に、弾性力調節自在である弾性プレート１６１を挿入することによって、積層される電池セル１１０に加えられる圧力を調節できる。従って、電池セル１１０に加えられる圧力を、それぞれのバッテリ・モジュール１００に対して個別的に設定できる。また、バッテリ・モジュール１００で、積層される電池セル１１０の特性が変更される場合にも、最適の性能を発揮させられる。

図１には、本発明の一実施形態によるバッテリ・モジュールであり、複数個の電池セル１１０が水平に積層されて形成されるバッテリ・モジュール１００が図示されている。図２では、図１のバッテリ・モジュール１００を分解し、それぞれの構成要素をさらに詳細に図示している。バッテリ・パックは、複数個のバッテリ・モジュール１００を上下及び／または横に積層して形成される。

図１及び図２を参照すれば、バッテリ・モジュール１００は、複数個の単位電池セル１１０、上部フレーム１２０、下部フレーム１３０、側面フレーム１４０、エンドプレート１５０及び圧力調節部１６０を具備できる。

複数個の単位電池セル１１０が第１方向に積層され、バッテリ・モジュール１００が形成できる。上部フレーム１２０は、第１方向に積層される単位電池セル１１０上に配され、積層される単位電池セル１１０を第２方向から支持する。下部フレーム１３０は、第１方向に積層される単位電池セル１１０下に配され、積層される単位電池セル１１０を下部から支持する。

側面フレーム１４０は、第１方向に積層される単位電池セル１１０の側面に配され、積層される単位電池セル１１０を側面から支持する。１対のエンドプレート１５０は、それぞれ第１方向に積層される単位電池セル１１０の両終端に配され、積層される単位電池セル１１０を両端から支持する。

１対のエンドプレート１５０は、その間に、前記複数の単位電池セルを収納するために、互いに空間的に離れて共に締結されうる。圧力調節部１６０は、エンドプレート１５０と電池セル１１０との間に設けられ、積層される電池セル１１０に加えられる圧力を調節できる。

このとき、圧力調節部１６０は、１対のエンドプレート１５０間で、複数個の単位電池セル１１０に圧力を加えることができるように設けられうる。圧力調節部１６０は、単位電池セル１１０の膨脹及び収縮による変位量を制限できるように、単位電池セル１１０に加えられる圧力を制御できるように設けられうる。

このとき、バッテリ・モジュール１００には、複数の圧力調節部１６０が備わり、それぞれの圧力調節部１６０が、単位電池セル１１０と、エンドプレート１５０のうち一つとの間に配されうる。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、１つのバッテリ・モジュール１００に１つの圧力調節部１６０が設けられうる。

ここで、第１方向は、図面でＸ方向になり、第２方向は、図面でＺ方向になりうる。このとき、バッテリ・パック１０が水平に配される場合に、Ｘ方向は水平方向になり、Ｚ方向は、垂直方向になりうる。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、バッテリ・パック１０の配置位置によって異なるように解釈されうる。

図３には、図１のバッテリ・モジュール１００に含まれる単位電池セル１１０の外観が図示されている。電池セル１１０は、複数個が水平方向に積層されてバッテリ・パックを形成でき、図３に図示されているように、通常の角形電池セルが適用されうる。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、円形電池セルまたはポーチ型電池セルを含んだ多様な形状の電池セルが適用されうる。

電池セル１１０は、通常の二次電池が適用されうる。二次電池は、電極組立体及び電解液を含むことができる。電極組立体は、正極板、負極板及びセパレータを具備できる。電解液は、リチウムイオンを含むことができる。電極組立体の正極板と負極板は、それぞれ外部に引き出されるために、集電部と電気的に連結されうる。

電極組立体は、ケース１１１の内部に収納され、ケース１１１の外部には、電極端子１１２が露出しうる。正極板及び負極板と電気的に連結される集電部は、電極端子１１２と電気的に連結されうる。ケース１１１は、円筒形または角形になりうる。単位電池セル１１０は、１つのケース１１１の内部に、複数個の電極組立体を含むことができる。

複数個の単位電池セル１１０が水平に積層され、バッテリ・モジュール１００が形成されうる。電池モジュール１００で、隣接して積層される二次電池は、電極端子１１２が電気的に相互連結されうる。このとき、隣接する電池セル１１０の電極端子１１２が、バスバー１１６によって電気的に連結されうる。

隣接する電池セル１１０は、電極が交互に正極と負極とが互いに交差するように配列されうる。複数個の電池セル１１０は、並列に連結されたり、直列に連結されたり、直列及び並列が混合して連結されうる。これにより、複数の電池セル１１０は連続的に連結され、１つのバッテリ・モジュール１００を形成できる。前記積層される電池セル１１０の連結構造及び個数は、設計時に要求される充電容量及び放電容量を考慮して決まりうる。

ケース１１１の開口部には、キャッププレート１１３が結合しうる。キャッププレート１１３は、薄板からなりうる。キャッププレート１１３には、電解液が注入される電解液注入口が形成されうる。電解液注入口は、電解液が注入された後に、密封栓１１４で密封されうる。

また、キャッププレート１１３には、設定された内部圧力によって破断されるように溝が形成されたベント部材１１５が形成されうる。複数個の単位電池セル１１０が水平に積層された上に上部フレーム１２０が配される場合、ベント部材１１５上には、上部フレーム１２０の排気口１２１が位置しうる。

本実施形態による電池セル１１０は、前述のように、リチウムイオン電池になりうる。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、電池セル１１０として、リチウムイオン二次電池以外にも、ニッケル−カドミウム二次電池、ニッケル−水素二次電池、あるいは他の形態のリチウム電池を含んだ多類の電池が適用されうる。

一方、リチウムを含むそれぞれの単位電池セル１１０は、充放電時に、電極組立体が膨脹または収縮する。このとき、電極組立体が膨脹と収縮とを行う場合、ケース１１１に物理力に作用しうる。それにより、ケース１１１は、電極組立体の変化に相応する物理的膨脹と収縮とを行う。

ケース１１１の変形が反復される膨脹と収縮とによって、それらの状態が固着化することもある。かような体積の膨脹は抵抗を増加させ、電池セル１１０の効率を落としうる。体積膨脹による効率低下を防止するために、エンドプレート１５０が積層される電池セル１１０の両終端で、電池セル１１０を支持できる。それにより、積層される電池セル１１０には、所定の圧力が作用しうる。

本発明による望ましい実施形態によるバッテリ・モジュール１００は、圧力調節部１６０を具備し、積層される電池セル１１０に加えられる圧力を調節できる。圧力調節部１６０は、エンドプレート１５０と電池セル１１０との間に設けられうる。

図４には、積層される電池セル１１０とエンドプレート１５０との間に介在する圧力調節部１６０が図示されている。圧力調節部１６０は、弾性プレート１６１、支持台１６２、調節ネジ１６３及びネジ支持台１６４を具備できる。

弾性プレート１６１は、反ってＸ方向または−Ｘ方向に弾性力を形成できる。支持台１６２は、弾性プレート１６１の一端を支持できる。調節ネジ１６３は、弾性プレート１６１の弾性を調節できる。

調節ネジ１６３は、支持台１６２の側から、弾性プレート１６１を支持台１６２に向かって調節自在に支持できる。ネジ支持台１６４は、エンドプレート１５０に締結され、調節ネジ１６３を支持できる。

弾性プレート１６１は、エンドプレート１５０と電池セル１１０との間で、Ｙ方向に延長するように設けられうる。弾性プレート１６１の一端は、支持台１６２に支持され、他の一端は、調節ネジ１６３によって支持されうる。このとき、調節ネジ１６３がＹ方向に移動したり、あるいは−Ｙ方向に移動することによって、弾性プレート１６１が反り、Ｘ方向または−Ｘ方向に弾性力を形成できる。

すなわち、弾性プレート１６１は、調節ネジ１６３の調節によって反ることにより、板スプリングの機能を行うことができる。また、調節ネジ１６３を調整することによって、電池セル１１０に加えられる圧力を能動的に調節できる。

このとき、調節ネジ１６３の一端がバッテリ・モジュール１００の外部に突出しうる。従って、外部に突出する調節ネジ１６３を、作業者が容易に調節できる。

従って、電池セル１１０に加えられる圧力を、それぞれのバッテリ・モジュール１００に対して個別的に設定できる。それにより、同じ構成のバッテリ・モジュール１００によって、１つのバッテリ・パック内で、それぞれのバッテリ・モジュール１００で、電池セル１１０に互いに異なる圧力が作用するように設定できる。

また、バッテリ・モジュール１００で積層される電池セル１１０の特性が変更される場合にも、最適の性能を発揮させられる。従って、周期的な維持補修によって、バッテリ・モジュール１００の性能に向上させることができる。

一方、弾性プレート１６１の支持台１６２によって支持される一端には、支持溝１６１ａ（図２）が形成され、調節ネジ１６３によって支持される他端には、調節溝１６１ｂ（図２）が形成されうる。

このとき、支持溝１６１ａが支持台１６２に締結され、調節溝１６１ｂが調節ネジ１６３に締結されうる。従って、支持溝１６１ａ及び調節溝１６１ｂによって、弾性プレート１６１が安定して支持されうる。

支持溝１６１ａは、支持台１６２と安定して接触し、支持台１６２に対してＺ方向へのスライディングを防止できる。調節溝１６１ｂは、調節ネジ１６３と安定して接触し、調節ネジ１６３に対してＺ方向へのスライディングを防止できる。

図５及び図６には、それぞれ設けられる前の弾性プレート１６１’と、設けられた後の弾性プレート１６１とがそれぞれ図示されている。弾性プレート１６１’が圧力調節部１６０に設けられる前は、支持溝１６１ａと調節溝１６１ｂとの間の幅がＬ１になる。

弾性プレート１６１’が圧力調節部１６０に設けられた後には、支持溝１６１ａと調節溝１６１ｂとの間の幅がＬ２となる。このとき、Ｌ１がＬ２より大きくなれば、弾性プレート１６１が、中央部でｄほど反ることになり、それにより、Ｘ方向または−Ｘ方向に弾性力が作用する。

このとき、弾性プレート１６１’がバッテリ・モジュール１００に設けられる前は、支持台１６２及び調節ネジ１６３が互いに空間的に第１長さＬ１ほど離れている。また、弾性プレート１６１が、バッテリ・モジュール１００に設けられた後には、支持台１６２及び調節ネジ１６３が互いに空間的に第２長さＬ２ほど離れている。

弾性プレート１６１がバッテリ・モジュール１００に設けられた後には、調節ネジ１６３を調整し、第２長さＬ２が第１長さＬ１より短くなるように調整できる。また、弾性プレート１６１が、中央部分で弓のように、エンドプレート１５０の内側から中に、距離ｄほど反った形状を有することによって、板スプリングになりうる。

弾性プレート１６０で、支持溝１６１ａと調節溝１６１ｂは、弾性フレーム１６１が設けられた状態で、Ｌ２ほど空間的に離れうる。このとき、調節ネジ１６３を介して、Ｌ２の距離がＬ１の距離より短く調整自在である。また、弾性プレート１６１は、中央部分で、エンドプレート１５０から距離ｄほど内側に弓のように反る弧状を有することによって、板スプリングとして作用しうる。

支持台１６２は、エンドプレート１５０の電池セル１１０に向かう面に突出するように設けられうる。支持台１６２は、エンドプレート１５０に溶接または螺合によって固定されうる。ネジ支持台１６４は、少なくとも１つのエンドプレート１５０上に、支持台１６２の反対側に配されうる。

また、支持台１６２が挿入溝１６２ａ（図４）を含み、挿入溝１６２ａが支持溝１６１ａに対応して締結されうる。すなわち、支持台１６２には、弾性プレート１６１の一端部、例えば、支持溝１６１ａが挿入される挿入溝１６２ａが形成されうる。従って、弾性プレート１６１の一端部が、支持台１６２からＸ方向または−Ｘ方向に離脱することを防止できる。

調節ネジ１６３は、一部がエンドプレート１５０の側面から外部に突出しうる。すなわち、図１に図示されているように、調節ネジ１６３の一部分が、側面フレーム１４０に形成される貫通ホールのネジホール１４３を介して外部に突出し、露出された部分を回して、調節ネジ１６３をＹ方向または−Ｙ方向に移動させることによって、電池セル１１０に加えられる圧力を調整する。他の実施形態として、調節ネジ１６３の一部分が、側面フレーム１４０に別途に形成される貫通ホール（図示せず）を介して外部に突出しうる。

ネジ支持台１６４は、調節ネジ１６３が挿入されて、Ｙ方向または−Ｙ方向に移動自在に調節ネジ１６３を支持する。ネジ支持台１６４は、エンドプレート１５０の電池セル１１０に向かう面に突出するように設けられうる。ネジ支持台１６４は、エンドプレート１５０に溶接のような方法によって固定されうる。

一方、調節ネジ１６３は、外周面にネジ山が形成されたボルトになりうる。この場合、ネジ支持台１６４の内周面には、調節ネジ１６３のネジ山と噛み合い、調節ネジ１６３とネジ支持台１６４とを結合させるネジ山が形成されうる。

一方、図面に図示された実施形態では、弾性プレート１６１がＹ方向に延長され、Ｙ方向に加えられる力によって、Ｘ方向または−Ｘ方向に反ることにより、Ｘ方向または−Ｘ方向に弾性力が作用する。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、電池セル１１０に向かう方向に弾性力が作用しうる限り、弾性プレート１６１が多様な方向に設けられうる。

一方、エンドプレート１５０は、水平及び／または垂直方向に配列され、相互間に電気的に連結された複数個の電池セル１１０の両終端に１対で配されうる。また、上部フレーム１２０、下部フレーム１３０及び側面フレーム１４０は、それぞれエンドプレート１５０の上下面または側面に支持され、複数個の電池セル１１０が膨脹と収縮とによって水平方向にさらに延びないように圧縮固定されうる。

圧力調節部１６０は、一側のエンドプレート１５０と、一終端に位置する電池セル１１０との間に設けられうる。または、圧力調節部１６０は、他側のエンドプレート１５０と他の終端に位置する電池セル１１０との間に設けられうる。または、圧力調節部１６０は、両側のエンドプレート１５０と、両終端に位置する電池セル１１０との間にそれぞれ設けられうる。

エンドプレート１５０は、バッテリ・モジュール１００の両終端にそれぞれ設けられうる。１対のエンドプレート１５０は、それぞれ一面がバッテリ・モジュール１００の最外郭両側に配された電池セル１１０の外面にそれぞれ密着されて積層される電池セル１１０を支持する。

エンドプレート１５０は、ベースプレート１５１と、フランジ部１５２，１５３，１５４とを具備できる。前記ベースプレート１５１は、前記電池セル１１０の外形をカバーできる大きさを有する。本実施形態では、ベースプレート１５１はほぼ四角形であるが、これに限定されるものではない。フランジ部１５２，１５３，１５４は、ベースプレート１５１から電池セル１１０と接触する面の反対側にベンディングされて形成されうる。

フランジ部１５２，１５３，１５４は、上面フランジ部１５２、下面フランジ部１５３及び側面フランジ部１５４を具備できる。上面フランジ部１５２は、上部フレーム１２０と締結される。下面フランジ部１５３は、下部フレーム１３０と締結される。側面フランジ部１５２は、それぞれ対応する側面フレーム１４０と締結される。

一方、バッテリ・モジュール１００は、上下及び／または横に積層され、バッテリ・パック１０を形成できる。このとき、隣接して積層されるバッテリ・モジュール１００は、エンドプレート１４０同士締結されて互いに支持されうる。

この場合、上面フランジ部１５２は、上に積層されるバッテリ・モジュール１００の下面フランジ部１５３と締結されうる。下面フランジ部１５３は、下に積層されるバッテリ・モジュール１００の上面フランジ部１５２と締結されうる。側面フランジ部１５４は、隣接するバッテリ・モジュール１００の側面フランジ部１５４と締結されうる。

このとき、上面フランジ部１５２、下面フランジ部１５３及び側面フランジ部１５４それぞれには、上部フレーム１２０、下部フレーム１３０及び側面フレーム１４０と、ボルトとナットとによる螺合で締結されうる。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、溶接などの方法を含んだ多様な方法によって締結されうる。

上部フレーム１２０は、水平方向に積層される複数個の電池セル１１０の上部に配され、エンドプレート１５０上面の上面フランジ部１５２に締結されうる。このとき、上部フレーム１２０には、電池セル１１０のベント部材１１５に対応する位置を貫通して、排気口１２１が形成される。

上部フレーム１２０は、長手方向両側にベンディングされる上部フレーム曲折部１２２を有することができる。上部フレーム曲折部１２２の内側には、密封部材１２３を具備する。このとき、密封部材１２３は、ゴムなどの弾性部材によって形成されうる。このとき、上部フレーム１２０は、上部に積層されるバッテリ・モジュール１００の下部フレーム１３０と、密封部材１２３が介在されて結合され、密封されたガス排出通路を形成できる。

ベント部材１１５を介して、ガス発生時にガスが、隣接した二次電池１０に影響を与えずに、上部フレーム１２０の排気口１２１を介して流出するように、上部フレーム１２０とベント部材１１５との間には、密封リング１１７が備わりうる。

このとき、密封リング１１７としては、例えば、Ｏリングなどが使われうる。このとき、エンドプレート１５０の上部中央には、上部フレーム１２０を定着させることができるように溝１５２ａが形成される。従って、上部フレーム１２０の排気口１２１を、電池セル１１０に密着させることができる。なお、符号番号１５２ｂは、エンドプレートで、上側に延長する部分である。

また、電池セル１１０と上部フレーム１２０との間の密封リング１１７が、十分な厚さを有するようにすることができる。それにより、上部フレーム１２０がエンドプレート１５０に結合されるとき、上部フレーム１２０が電池セル１１０の上部に圧力を発生させ、その間に介在された密封リング１１７を圧縮し、上部フレーム１２０と電池セル１１０とを密着させられる。

下部フレーム１３０は、複数個の電池セル１１０の荷重を支持するように、電池セル１１０の下部に配され、エンドプレート１５０下部の下面フランジ部１５２に連結される。電池セル１１０の荷重に耐えるために、下部フレーム１３０は、電池セル１１０を支持する面の反対側にベンディングされて形成される下部フレーム曲折部１３２を具備できる。

下部フレーム曲折部１３２は、下部に向かってオープンされた構造を有することができる。また、下部フレーム曲折部１３２は、下部に積層されるバッテリ・モジュール１００の上部フレーム１２０と結合されて、ガス通路を形成できる。このとき、上下に積層されるバッテリ・モジュール１００の下部フレーム１３０と上部フレーム１２０とが結合されて形成されるガス通路は、ガス発生時に、ガスを排出するダクト（duct）の役割を行うことができる。

このとき、下部フレーム１３０と、その下に積層されるバッテリ・モジュール１００の上部フレーム１２０は、密封した状態でガスを排出させることもでき、完全な密封ではないにしても、ガス排出を誘導する通路の役割を果たすこともできる。電池セル１１０でガスが発生する場合は、膨張またはそれに準する急激な化学反応を伴うので、発生するガスの量が短時間に急激に発生する。従って、バッテリ・パックに、ガス排出のためのダクトを形成すれば、ガスを容易に排出できる。

側面フレーム１４０は、積層される単位電池セル１１０を側面から支持するように、積層された単位電池セル１１０の側面に配されうる。側面フレーム１４０は、一端のエンドプレート１４０から他端のエンドプレート１４０に向かって、一定幅で延びて形成されうる。

側面フレーム１４０には、少なくとも一つ以上の貫通ホール１４１が形成され、側面フレーム１４０の荷重を減らすことができる。また、側面フレーム１４０は、電池セル１１０を支持する面の反対側にベンディングされて形成される側面フレーム曲折部１４２を具備できる。側面フレーム曲折部１４２によって、側面フレーム１４０のベンディングに対する強度を補強できる。

図７には、図１のバッテリ・モジュール１００が上下及び横に積層され、外部フレーム３００に支持されて形成されるバッテリ・パック１０の一実施形態が図示されている。図８には、図７のバッテリ・パック１０が、電気自動車１に適用された実施形態が図示されている。

図７及び図８を参照すれば、バッテリ・パック１０は、単位電池セル１１０を水平方向に配列してバッテリ・モジュール１００を形成し、バッテリ・モジュール１００を２列に４層に積み上げ、２×４個の全８個のバッテリ・モジュール１００を結合して形成されうる。

このとき、それぞれのバッテリ・モジュール１００は、下部フレーム１３０と、その下に位置したバッテリ・モジュール１００の上部フレーム１２０とが互いに対応してガスを排出する、それぞれのガス排出用ダクトを形成できる。このとき、図７に図示されたバッテリ・パック１０では、８つのガス排出用（degassing）ダクトが形成されうる。

電気自動車１は、車体５００内部にバッテリ・パック１０を装着できる。また、バッテリ・パック１０を密封ケース４００の内部に収容して密封し、密封ケース４００が外部ダクト３２０を介して外部に連結されうる。従って、バッテリ・パック１０に外部ダクト３２０を連結して、排気ガスを電気自動車の外部に排出させることができる。

バッテリ・パック１０が装着される電気自動車１で、エンドプレート１５０と電池セル１１０との間に弾性力調節自在である弾性プレート１６１を挿入することによって、積層される電池セル１１０に加えられる圧力を調節できる。従って、電池セル１１０に加えられる圧力を、それぞれのバッテリ・モジュール１００に対して個別的に設定できる。また、バッテリ・モジュール１００で積層される電池セル１１０の特性が変更される場合にも、最適の性能を発揮させることができる。

本発明によれば、複数個の単位電池セルを積層して形成されるバッテリ・モジュールを、上下及び／または横に積層して形成されるバッテリ・パックで、複数個の電池セルが積層される方向の締結力を調節できる。

本発明は、図面に図示された実施形態を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるとうい点を理解することが可能であろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。

１ 電気自動車
１０ バッテリ・パック
１００ バッテリ・モジュール
１１０ 電池セル
１１１ ケース
１１２ 電極端子
１１３ キャッププレート
１１４ 密封栓
１１５ ベント部材
１１６ バスバー
１１７ 密封リング
１２０ 上部フレーム
１２１ 排気口
１２２ 上部フレーム曲折部
１２３ 密封部材
１３０ 下部フレーム
１３２ 下部フレーム曲折部
１４０ 側面フレーム
１４１ 貫通ホール
１４２ 側面フレーム曲折部
１４３ ネジ溝
１５０ エンドプレート
１５１ ベースプレート
１５２，１５３，１５４ フランジ部
１５２ａ 溝
１５２ｂ 上側に延長する部分
１６０ 圧力調整部
１６１，１６１’ 弾性プレート
１６１ａ 支持溝
１６１ｂ 調整溝
１６２ 支持台
１６２ａ 挿入溝
１６３ 調整ネジ
１６４ ネジ支持台
３００ 外部フレーム
３２０ 外部ダクト
４００ 密封ケース
５００ 車体

Claims (16)

1. 複数の単位電池セルと、
   積層された前記複数の単位電池セルの両端に配され、前記複数の単位電池セルを収納するために、互いに空間的に離れて共に締結される１対のエンドプレートと、
   前記単位電池セルと、少なくとも１つのエンドプレートとの間に配され、前記複数の単位電池セルに加えられる圧力を調整する圧力調節部と、を具備するバッテリ・モジュール。
2. 前記圧力調節部が、
   弾性プレートと、
   前記弾性プレートの一端を支持する支持台と、
   前記圧力を調整するために、前記弾性プレートの弾性を調節できる調節ネジと、
   前記エンドプレートに締結され、前記調節ネジを支持するネジ支持台と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・モジュール。
3. 前記調節ネジの一端が、前記バッテリ・モジュールの外部に突出することを特徴とする請求項２に記載のバッテリ・モジュール。
4. 前記弾性プレートが支持溝及び調節溝を含み、
   前記支持溝が前記支持台に締結され、前記調節溝が前記調節ネジに締結されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリ・モジュール。
5. 前記弾性プレートが前記バッテリ・モジュールに設けられる前は、前記支持台と前記調節ネジの間の距離は第１長さであり、設置後には、前記支持台と前記調節ネジの間の距離は第２長さであり、
   設置後には、前記調節ネジを介して、前記第２長さが前記第１長さより短く調整され、前記弾性プレートが、中央部分で弓のように前記エンドプレートの内側から中に所定距離ほど反った形状を有し、板スプリングになることを特徴とする請求項４に記載のバッテリ・モジュール。
6. 前記支持台が挿入溝を含み、前記挿入溝が前記支持溝に対応して締結されることを特徴とする請求項４に記載のバッテリ・モジュール。
7. 前記支持台が、前記エンドプレートの一面から突出することを特徴とする請求項２に記載のバッテリ・モジュール。
8. 前記ネジ支持台が、少なくとも１つの前記エンドプレート上に、前記支持台の反対側に配されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリ・モジュール。
9. 前記調節ネジが、その外周面にネジ山を有し、前記ネジ支持台がその内周面にネジ山を有し、前記調節ネジのネジ山が、前記ネジ支持台のネジ山と互いに結合することを特徴とする請求項２に記載のバッテリ・モジュール。
10. 前記エンドプレートと結合する中間フレームをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・モジュール。
11. 前記中間フレームが、
    前記エンドプレートと結合する上部フレームと、
    前記エンドプレートと結合する下部フレームと、
    前記エンドプレートと結合する側面フレームとのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリ・モジュール。
12. 前記圧力調節部が、１対の前記エンドプレート間に、複数個の単位電池セルに圧力を加える形状であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・モジュール。
13. 前記圧力調節部が、膨脹及び収縮による前記単位電池セルの変位量を制限できるように、前記単位電池セルに加えられる圧力を制御できる形状によってなることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・モジュール。
14. 複数の前記圧力調節部をさらに具備し、
    それぞれの前記圧力調節部が、前記単位電池セルと、前記エンドプレートのうちいずれか一つとの間に配されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・モジュール。
15. 請求項１ないし請求項１４のうち、いずれか１項に記載のバッテリ・モジュールを含むバッテリ・パック。
16. 請求項１５に記載の前記バッテリ・パックを含む電気自動車。

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