JP2021523550A - バッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車 - Google Patents

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Abstract

本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、複数のバッテリーセル、複数のバッテリーセルを少なくとも部分的に区画して収容可能な収容空間が設けられるパックケース、パックケース内で複数のバッテリーセルの上面に接触して配置される冷却マット、及び冷却マットと垂直に配置され、パックケースの前後側の内壁に取り付けられるエアクッションを含むことを特徴とする。

Description

本発明は、バッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車に関する。
本出願は、２０１８年９月１９日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−０１１２３３２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）などに一般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、前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。
近年、高い容量とともに、よりスリムな、且つ、コンパクトなサイズを有する高エネルギー密度のバッテリーパックに対する需要者の要求が増えている。高エネルギー密度を具現するバッテリーパックを製造する場合、より多くのバッテリーセルを必要とし組み立て工程が複雑になるため、工程効率の面での改善も必要である。
したがって、高エネルギー密度を具現しながらも組み立て工程の効率を高めることができるバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車を提供するための方案が求められている。
したがって、本発明は、高エネルギー密度を具現しながらも組み立て工程の効率を高めることができるバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車を提供することを目的とする。
そして、本発明は、冷却性能を向上させることができるバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車を提供することを他の目的とする。
さらに、本発明は、外部衝撃などを緩衝させることができるバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車を提供することをさらに他の目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、複数のバッテリーセルと、前記複数のバッテリーセルを少なくとも部分的に区画して収容可能な収容空間が設けられるパックケースと、前記パックケース内で前記複数のバッテリーセルの上面に接触して配置される冷却マットと、前記冷却マットと垂直に配置され、前記パックケースの前後側の内壁に取り付けられるエアクッションとを含む、バッテリーパックを提供する。
前記パックケースは、ベースプレートと、前記ベースプレートの前方に取り付けられる前方プレートと、前記前方プレートに対向配置され、前記ベースプレートの後方に取り付けられる後方プレートと、前記後方プレートと前記前方プレートとの間に位置するように前記ベースプレートに取り付けられ、前記ベースプレートの幅方向に沿って相互に所定の距離だけ離隔して配置される一対のサイドプレートと、前記一対のサイドプレートの間を区画して前記収容空間を形成し、前記ベースプレートの前後方向で前記前方プレートと前記後方プレートとの間に備えられる区画プレートとを含み得る。
前記冷却マットは、前記複数のバッテリーセルの上面に接触するマット本体と、前記マット本体内に形成され、前記複数のバッテリーセルの冷却のための冷却水が流れる冷却流路とを含み得る。
前記マット本体は、ラバー材質からなり得る。
前記マット本体は、外部衝撃などを緩衝可能に内部に空気が満たされ得る。
前記マット本体には、前記空気を注入するための空気注入口が備えられ得る。
前記マット本体には、所定の圧力以上になったとき、前記空気を排出するベント孔ユニットが備えられ得る。
前記エアクッションには、内部に所定の空気を注入する空気注入口が備えられ得る。
前記エアクッションには、所定の圧力以上になったとき、前記空気を排出するベント孔ユニットが備えられ得る。
前記エアクッションは、ラバー材質からなり得る。
そして、本発明は、上述した実施形態による少なくとも一つのバッテリーパックを含む、自動車を提供する。
以上のような多様な実施形態によって、高エネルギー密度を具現しながらも組み立て工程の効率を高めることができるバッテリーパック及び該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。
また、以上のような多様な実施形態によって、冷却性能を向上させることができるバッテリーパック及び該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。
さらに、以上のような多様な実施形態によって、外部衝撃などを緩衝させることができるバッテリーパック及び該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パックケースを説明するための図である。 図２の冷却マットを説明するための図である。 図４の冷却マットの要部を説明するための図である。 図４の冷却マットの要部を説明するための図である。 図４の冷却マットの要部を説明するための図である。 図２のエアクッションを説明するための図である。 本発明の一実施形態による自動車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形態を詳しく説明することで本発明をより明確にする。後述する実施形態は発明の理解を助けるため例示的に示されるものであり、本発明が後述する実施形態から多様に変形されて実施できることを理解せねばならない。また、発明の理解を助けるため、添付された図面は、実際の縮尺ではなく、一部構成要素の寸法が誇張して示され得る。
図１は本発明の一実施形態によるバッテリーパックを説明するための図であり、図２は図１のバッテリーパックの分解斜視図であり、図３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り、図４は図２の冷却マットを説明するための図であり、図５〜図７は図４の冷却マットの要部を説明するための図であり、図８は図２のエアクッションを説明するための図である。
図１〜図８を参照すると、バッテリーパック１０は、バッテリーセル１００、パックケース２００及び冷却マット３００を含むことができる。
前記バッテリーセル１００は、二次電池であって、パウチ型二次電池、角形二次電池または円筒型二次電池であり得る。以下、本実施形態では、前記バッテリーセル１００がパウチ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、複数個が備えられ得る。前記複数のバッテリーセル１００は、相互に積層されて電気的に接続され得る。電気的な接続は、前記複数のバッテリーセル１００の電極リード１５０とバスバーとを連結することで行われ得る。
前記パックケース２００には、前記複数のバッテリーセル１００が収容され得る。前記パックケース２００には、前記複数のバッテリーセル１００を少なくとも部分的に区画して収容可能な収容空間が設けられ得る。
前記パックケース２００は、ベースプレート２１０、カバープレート２２０、前方プレート２３０、後方プレート２４０、サイドプレート２５０及び区画プレート２６０を含み得る。
前記ベースプレート２１０は、前記複数のバッテリーセル１００を支持し、所定の大きさのプレート状に設けられ得る。前記ベースプレート２１０は、後述する自動車Ｖ（図９を参照）の内部に固定して取り付けられ得る。
前記カバープレート２２０は、前記複数のバッテリーセル１００の上部を覆い得る。前記カバープレート２２０には、後述する冷却マット３００の冷却水供給管３４０、冷却水排出管３５０、空気注入口３６０及びベント孔ユニット３７０が貫通され得る。
前記前方プレート２３０は、前記ベースプレート２１０の前方に取り付けられて前記パックケース２００の前方を形成し得る。前記前方プレート２３０には、後述するエアクッション４００の空気注入口４１０及びベント孔ユニット４３０が貫通可能な複数の貫通孔２３５が形成され得る。
前記後方プレート２４０は、前記前方プレート２３０に対向配置され、前記ベースプレート２１０の後方に取り付けられて前記パックケース２００の後方を形成し得る。
前記後方プレート２４０には、後述するエアクッション４００の空気注入口４１０及びベント孔ユニット４３０が貫通可能な複数の貫通孔２４５が形成され得る。
前記サイドプレート２５０は、一対で備えられ得る。前記一対のサイドプレート２５０は、前記後方プレート２４０と前記前方プレート２３０との間に位置するように前記ベースプレート２１０に取り付けられ、前記ベースプレート２１０の幅方向に沿って相互に所定の距離だけ離隔して配置され得る。
前記区画プレート２６０は、前記一対のサイドプレート２５０の間を区画して前記収容空間を形成し、前記ベースプレート２１０の前後方向で前記前方プレート２３０と前記後方プレート２４０との間に備えられ得る。
前記区画プレート２６０によって、前記複数のバッテリーセル１００は所定の個数で区画されて収容され得る。本実施形態では、前記区画プレート２６０が設けられる前記パックケース２００を通じて、複数のバッテリーセル１００を所定の個数で区画して前記パックケース２００に直接収容されるように取り付けることができる。
これによって、本実施形態では、前記所定の個数のバッテリーセル１００を別々にパッケージングするためのモジュールケースなどの構造物が要らないため、よりスリムな、且つ、コンパクトなサイズを有し、高い容量を確保できる高エネルギー密度の前記バッテリーパック１０を提供することができる。
さらに、本実施形態では、別途のモジュールケースなどの構造物を省略可能であるため、組み立て工程を単純化でき、工程効率を向上させると同時に製造コストを低減させることができる。
前記冷却マット３００は、前記パックケース２００内で前記複数のバッテリーセル１００の上面に接触して配置され得る。そのため、前記冷却マット３００は、前記複数のバッテリーセル１００の上面全体を覆うことができる大きさを有し得る。
前記冷却マット３００は、マット本体３１０、リード通過孔３２０、冷却流路３３０、冷却水供給管３４０、冷却水排出管３５０、空気注入口３６０、ベント孔ユニット３７０を含み得る。
前記マット本体３１０は、所定の体積を有するラバー材質からなり得る。前記マット本体３１０は、前記複数のバッテリーセル１００の上面に直接的に接触し得、外部衝撃などを緩衝可能に内部に所定の空気が満たされ得る。
前記リード通過孔３２０は、前記マット本体３１０に形成され、前記複数のバッテリーセル１００の前記電極リード１５０を通過させ得る。そのため、前記リード通過孔３２０は、複数個が備えられ得る。
前記冷却流路３３０は、前記マット本体３１０内に形成され得る。前記冷却流路３３０には、前記複数のバッテリーセル１００の冷却のための冷却水が流れ得る。
前記冷却流路３３０は、前記複数のバッテリーセル１００の電極リード１５０との干渉を回避できるように、前記複数のバッテリーセル１００の電極リード１５０同士の間の空間に形成され得る。
本実施形態の場合、前記冷却流路３３０を備え、前記複数のバッテリーセル１００と直接的に接触する前記冷却マット３００を備えることで、前記複数のバッテリーセル１００の冷却性能を著しく向上させることができる。
前記冷却水供給管３４０は、前記冷却流路３３０と連通するように前記マット本体３１０に設けられ得る。前記冷却水供給管３４０は、外部から冷却水を供給できるように、前記パックケース２００の前記カバープレート２２０の外側に突出し得る。
前記冷却水排出管３５０は、前記冷却流路３３０と連通するように、前記マット本体３１０に設けられ得る。前記冷却水排出管３５０は、外部に冷却水を排出できるように、前記パックケース２００の前記カバープレート２２０の外側に突出し得る。
前記空気注入口３６０は、前記マット本体３１０の内部に空気を注入するためのものであって、前記マット本体３１０に設けられ得る。前記空気注入口３６０は、外部から前記空気を円滑に注入できるように、前記パックケース２００の前記カバープレート２２０の外側に突出し得る。
このような前記空気注入口３６０を通じて、前記バッテリーパック１０の製造者やユーザなどは、前記バッテリーパック１０の内部を一定圧力に維持できるように、周期的に前記マット本体３１０の内部に空気を注入することができる。
前記ベント孔ユニット３７０は、所定の圧力以上になったとき、前記マット本体３１０内部の空気を外部に排出することができる。そのため、前記ベント孔ユニット３７０は、前記パックケース２００の前記カバープレート２２０の外側に突出し得る。
このような前記ベント孔ユニット３７０を通じて、前記バッテリーパック１０は、前記複数のバッテリーセル１００の膨張などによって内圧が増加するとき、前記マット本体３１０内部の空気を外部に排出することで、前記バッテリーパック１０の急激な内圧増加を最小化させることができる。
一方、前記バッテリーパック１０は、エアクッション４００を含み得る。
前記エアクッション４００は、前記冷却マット３００と垂直に配置され、前記パックケース２００の前後側の内壁に取り付けられ得る。具体的には、前記エアクッション４００は、前記前方プレート２３０の内壁及び前記後方プレート２４０の内壁に取り付けられ得る。
前記エアクッション４００は、複数個が備えられ、前記冷却マット３００のようにラバー材質からなり得、外部衝撃などを緩衝可能に内部に所定の空気が満たされ得る。
前記エアクッション４００は、空気注入口４１０及びベント孔ユニット４３０を含み得る。
前記空気注入口４１０は、前記エアクッション４００の内部に空気を注入するためのものであって、外部から前記空気が円滑に注入されるように、前記パックケース２００の前記前方プレート２３０及び前記後方プレート２４０の外側に突出し得る。
このような前記空気注入口４１０を通じて、前記バッテリーパック１０の製造者やユーザなどは、前記バッテリーパック１０の内部を一定圧力に維持できるように、周期的に前記エアクッション４００の内部に空気を注入することができる。すなわち、前記製造者やユーザなどは、前記冷却マット３００だけでなく、前記エアクッション４００を通じて前記バッテリーパック１０の内圧を所望の所定圧力に維持させることができる。
前記ベント孔ユニット４３０は、所定の圧力以上になったとき、前記エアクッション４００内部の空気を外部に排出することができる。そのため、前記ベント孔ユニット４３０は、前記パックケース２００の前記前方プレート２３０及び前記後方プレート２４０の外側に突出し得る。
このような前記ベント孔ユニット４３０を通じて、前記バッテリーパック１０は、前記複数のバッテリーセル１００の膨張などによって内圧が増加するとき、前記冷却マット３００だけでなく、前記エアクッション４００内部の空気も一緒に外部に排出することで、前記バッテリーパック１０の急激な内圧増加を最小化させることができる。
図９は、本発明の一実施形態による自動車を説明するための図である。
図９を参照すると、自動車Ｖは、上述した実施形態による少なくとも一つのバッテリーパック１０を含むことができる。前記自動車Ｖは、電気自動車、ハイブリッド自動車及びその他前記バッテリーパック１０を燃料源として使用可能なその他の方式の自動車Ｖであり得る。
また、前記バッテリーパック１０は、前記自動車Ｖの他にも、二次電池を用いる電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などのその他の装置や器具及び設備などにも備えられることは言うまでもない。
このように、本実施形態による前記自動車Ｖ、及び前記自動車Ｖのような前記バッテリーパック１０を備える装置や器具及び設備は、上述した前記バッテリーパック１０を含むため、上述したバッテリーパック１０による長所をすべて有する自動車Ｖなどの装置や器具及び設備などを具現することができる。
以上のような多様な実施形態によって、高エネルギー密度を具現しながらも組み立て工程の効率を高めることができる前記バッテリーパック１０及び前記バッテリーパック１０を含む前記自動車Ｖを提供することができる。
また、以上のような多様な実施形態によって、冷却性能を向上させることができる前記バッテリーパック１０及び前記バッテリーパックを含む前記自動車Ｖを提供することができる。
さらに、以上のような多様な実施形態によって、外部衝撃などを緩衝させることができる前記バッテリーパック１０及び前記バッテリーパック１０を含む前記自動車Ｖを提供することができる。
以上、本発明の望ましい実施形態を図示し説明したが、本発明が上述した特定の実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならない。
１０ バッテリーパック
１００ バッテリーセル
２００ パックケース
３００ 冷却マット
４００ エアクッション

Claims (11)

  1. バッテリーパックであって、
    複数のバッテリーセルと、
    前記複数のバッテリーセルを少なくとも部分的に区画して収容可能な収容空間が設けられるパックケースと、
    前記パックケース内で前記複数のバッテリーセルの上面に接触して配置される冷却マットと、
    前記冷却マットと垂直に配置され、前記パックケースの前後側の内壁に取り付けられるエアクッションと、
    を含む、バッテリーパック。
  2. 前記パックケースは、
    ベースプレートと、
    前記ベースプレートの前方に取り付けられる前方プレートと、
    前記前方プレートに対向配置され、前記ベースプレートの後方に取り付けられる後方プレートと、
    前記後方プレートと前記前方プレートとの間に位置するように前記ベースプレートに取り付けられ、前記ベースプレートの幅方向に沿って相互に所定の距離だけ離隔して配置される一対のサイドプレートと、
    前記一対のサイドプレートの間を区画して前記収容空間を形成し、前記ベースプレートの前後方向で前記前方プレートと前記後方プレートとの間に備えられる区画プレートと、
    を含む、請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記冷却マットは、
    前記複数のバッテリーセルの上面に接触するマット本体と、
    前記マット本体内に形成され、前記複数のバッテリーセルの冷却のための冷却水が流れる冷却流路と、
    を含む、請求項１又は２に記載のバッテリーパック。
  4. 前記マット本体は、ラバー材質からなる、請求項３に記載のバッテリーパック。
  5. 前記マット本体は、外部衝撃を緩衝可能に内部に空気が満たされる、請求項３又は４に記載のバッテリーパック。
  6. 前記マット本体には、前記空気を注入するための空気注入口が備えられる、請求項５に記載のバッテリーパック。
  7. 前記マット本体には、所定の圧力以上になったとき、前記空気を排出するベント孔ユニットが備えられる、請求項５又は６に記載のバッテリーパック。
  8. 前記エアクッションには、内部に所定の空気を注入する空気注入口が備えられる、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。
  9. 前記エアクッションには、所定の圧力以上になったとき、前記空気を排出するベント孔ユニットが備えられる、請求項８に記載のバッテリーパック。
  10. 前記エアクッションは、ラバー材質からなる、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。
  11. 請求項１から１０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１つ含む、自動車。
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