JP2023549402A - パウチ型バッテリーセルの長手方向の拡張構造を適用したセルアセンブリー、それを含むバッテリーパック - Google Patents

Abstract

本発明によれば、各々一つまたは積層された二つ以上のパウチ型バッテリーセルを備え、相互に一列に配列される複数のセルバンクと、前記複数のセルバンクの間に配置され、前記セルバンク同士を電気的に接続するブリッジバスバーユニットと、前記複数のセルバンクと前記ブリッジバスバーユニットからなるセルユニットを部分的に囲んで支持するセルカバーと、を含むセルアセンブリーが提供され得る。また、前記セルアセンブリーと、前記アセンブリーが載置されるパックトレイと、前記パックトレイと相互に結合して前記セルアセンブリーをカバーするパックカバーと、を含むバッテリーパックが提供され得る。

Description

本発明は、バッテリーに関し、より詳しくは、バッテリーパックの組立時において、従来のバッテリーモジュールの組立工程を省略し、パウチ型バッテリーセルを直接パックケースに搭載可能に構成したセルアセンブリー及びそれを含むバッテリーパックに関する。

本出願は、２０２１年９月９日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１２０６５７号及び２０２２年７月８日出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００８４４９２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。

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。

これにつれ、多様なデバイスへの二次電池の適用が増加しつつある。例えば、多機能小型製品であるワイヤレスモバイルデバイス（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｍｏｂｉｌｅ ｄｅｖｉｃｅ）またはウェアラブルデバイス（ｗｅａｒａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅ）のエネルギー源として広範囲に使用されているだけではなく、既存のガソリン車両及びディーゼル車両の代案として提示される電気自動車とハイブリッド電気自動車などのエネルギー源や電力貯蔵装置（ＥＳＳ）としても用いられている。

通常、二次電池は一つ当たりの作動電圧が約２．５Ｖ～４．５Ｖ内外である。したがって、大容量及び高出力が要求される電気自動車や電力貯蔵装置の場合、複数のリチウム二次電池を直列及び／または並列に接続したバッテリーモジュールと、前記バッテリーモジュールを直列及び／または並列に接続したバッテリーパックを構成し、これをエネルギー源として使用する。即ち、従来のバッテリーパックは、その下位概念としてバッテリーモジュールを含み、バッテリーモジュールは、その下位概念としてバッテリーセルを含む。そして、バッテリーモジュールに入るバッテリーセルの個数またはバッテリーパックに入るバッテリーモジュールの個数は、電気自動車に求められるバッテリーパックの出力や容量に応じて多様に決定され得る。

一例として、電気自動車用バッテリーパックのバッテリーモジュールは、図１に示したように、クロスビームを含むパックケースの内部に収納され得る。ここで、前記クロスビームは、パックケースの剛性を補強するためのフレームであって、外部衝撃によるパックケースの歪みなど、パックケースの変形を抑制する作用をする。パックケースは、前記クロスビームによって内部空間が区画され、前記区画された空間Ｓにバッテリーモジュールが配置され得る。図１には、バッテリーモジュールを非常に簡単に示したが、実際のバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルと、複数のバッテリーセルを電気的に接続するためのバスバー、バッテリーセルの電圧と温度センシングのためのセンシングワイヤ及び上述した構成品を一体に収納するためのモジュールケースなどを含んで構成される。また、パックケースの内部には、各バッテリーモジュールの充放電を管理、制御するためのＢＭＳ装置と、図示していないが、前記バッテリーモジュールを相互に接続するためのフレキシブルバスバーやケーブルが収納される。

一方、パウチ型バッテリーセルの場合、重さが軽く、積層時にデッドスペース（ｄｅａｄ ｓｐａｃｅ）が少ないというなどの幾つかの面で長所を有しているが、外部の衝撃に弱く、組立性がやや劣るという問題がある。これによって、パウチ型バッテリーセルを採用したバッテリーパックの場合、複数のパウチ型バッテリーセルを積層してセル積層体を形成した後、積層されたパウチ型バッテリーセルを電気的に接続し、モジュールケースでパッケージングしてバッテリーモジュールを製造した後、このようなバッテリーモジュールを一つ以上パックケースに収納した形態で製造することが通常である。一例として、従来のバッテリーパックに含まれたバッテリーモジュールは、特許文献１などに開示されたように、カートリッジとも呼ばれるプラスチック材質の積層用フレーム、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多様な構成要素を用いて複数のパウチ型バッテリーセルを積層してセル積層体を形成し、さらに前記セル積層体をモジュールケースの内部に収納する。

このようなバッテリーモジュールを含む従来のバッテリーパックの場合、エネルギー密度の面で不利になり得る。例えば、複数のバッテリーセルをモジュールケースの内部に収納してモジュール化する過程で、モジュールケースまたは積層用フレームなどの多数の構成要素によってバッテリーモジュールの体積が無駄に増加するか、またはバッテリーセルが占める空間が減少し得る。さらに、モジュールケースや積層用フレームなどの構成要素そのものが占める空間は勿論であり、このような構成要素に対する組立公差を確保するためにバッテリーセルの収納空間が減り得る。これによって、前記のようなバッテリーモジュールを用いてバッテリーパックを組み立てる場合、エネルギー密度を高めることに限界がある。

また、従来のバッテリーパックの場合、パックケースの内部にモジュールケースが収納され、モジュールケースの内部にバッテリーセルが収納されるため、優秀な冷却性を確保しにくいという問題もある。特に、モジュールケースの内部に収納されたバッテリーセルの熱をモジュールケースを通してパックケースの外部へ排出する場合、冷却効率が低下し、冷却構造も複雑になり得る。

ところで、電気自動車市場が急成長するにつれ、電気自動車の性能及び完全充電時の最長走行可能距離がより重要視されている。このため、従来のバッテリーパックよりもエネルギー容量が高くてバッテリー冷却性能も優秀な新しいバッテリーパックに対するニーズがますます大きくなっている。これに対し、エネルギー容量を増大させるための一環として、最近ＣＴＰ（Ｃｅｌｌ Ｔｏ Ｐａｃｋ，バッテリーモジュール単位を省略してバッテリーセルをバッテリーパックケースの内部に直接組み立てる方式を意味する。）タイプのバッテリーパックがイシューになっているが、最近までＣＴＰタイプでバッテリーセルをパックケースに搭載するための適切な方案がない実情である。

韓国公開特許公報第１０－２０１５－００４４５９９号

本発明は、ＣＴＰ（Ｃｅｌｌ Ｔｏ Ｐａｃｋ）タイプのバッテリーパックに空間効率的に取付け可能なセルアセンブリーを提供することを目的とする。

また、本発明は、前記セルアセンブリーを適用してパックケースの収納空間の活用率を極大化してエネルギー容量が大幅向上するように構成したバッテリーパックを提供することを他の目的とする。

また、本発明は、エネルギー密度、組立性、冷却性及び／または安全性などが優秀なバッテリーパック及び自動車などを提供することをさらに他の目的とする。

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述の課題に制限されず、言及していないさらに他の課題は、下記する発明の説明から当業者にとって明確に理解されるであろう。

本発明の一面によれば、 各々一つまたは積層された二つ以上のパウチ型バッテリーセルを備え、相互に一列に配列される複数のセルバンクと、前記複数のセルバンクの間に配置され、前記セルバンク同士を電気的に接続するブリッジバスバーユニットと、前記複数のセルバンクと前記ブリッジバスバーユニットからなるセルユニットを部分的に囲んで支持するセルカバーと、を含むセルアセンブリーが提供され得る。

前記複数のセルバンクは、一つのセルバンクを形成する一つ以上の第１パウチ型バッテリーセルと、他の一つのセルバンクを形成し、前記第１パウチ型バッテリーセルの長手方向に沿って前記第１パウチ型バッテリーセルと一列に配置される他の一つ以上の第２パウチ型バッテリーセルと、を含み得る。

前記セルカバーは、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルを立てられた状態で支持するように構成され得る。

前記セルカバーは、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの上部または下部が露出するように前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルを部分的に囲むように構成され得る。

前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルは、電極組立体が収納された収納部及び前記収納部の周りにエッジ部を備え、前記セルカバーは、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの上方エッジ部と下方エッジ部のいずれか一つと、前記収納部と、を囲むように設けられ得る。

前記セルカバーは、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの下方エッジ部の下端を囲むように構成された下端カバー部と、前記下端カバー部の一端から上方へ延び、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの一側収納部の外側を囲む第１側面カバー部と、前記第１側面カバー部から離隔した位置で前記下端カバー部の他端から上方へ延び、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの他側収納部の外側を囲む第２側面カバー部と、を含み得る。

前記セルカバーは、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの上方エッジ部の上端を囲むように構成された上端カバー部と、前記上端カバー部の一端から下方へ延び、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの一側収納部の外側を囲む第１側面カバー部と、前記第１側面カバー部から離隔した位置で前記上端カバー部の他端から下方へ延び、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの他側収納部の外側を囲む第２側面カバー部と、を含み得る。

前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルは、前記エッジ部として封止部と未封止部を含み、前記セルカバーは、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルに対して前記封止部の少なくとも一部を囲み、前記未封止部は露出するように構成され得る。

前記セルカバーは、前記第１パウチ型バッテリーセル、前記ブリッジバスバーユニット及び第２パウチ型バッテリーセルの順に一列に配置された長さに対応する長さを有するように設けられ、前記ブリッジバスバーユニットが位置する中央領域の上部及び下部の少なくともいずれか一つに内側方向へ部分的に凹んだ切欠部を備え得る。

前記第１パウチ型バッテリーセル及び第２パウチ型バッテリーセルは、電極リードが両方向へ突出した両方向パウチ型バッテリーセルが採用され得る。

前記第１パウチ型バッテリーセルは、第１極性の電極リードが前記ブリッジバスバーユニットに接続し、前記第２パウチ型バッテリーセルは、第２極性の電極リードが前記ブリッジバスバーユニットに接続し得る。

前記ブリッジバスバーユニットは、電気絶縁素材であり、中空の管状で設けられたバスバーハウジングと、前記バスバーハウジングの内部に一部が挿入され、伝導性素材で設けられたバスバーと、を含み、前記第１パウチ型バッテリーセルの電極リードと前記第２パウチ型バッテリーセルの電極リードが、前記バスバーハウジングの内部で各々前記バスバーの一面と他面に固定されるように接触し得る。

前記バスバーハウジングは、一側面部とその反対側の側面部に各々前記第１パウチ型バッテリーセルまたは第２パウチ型バッテリーセルの電極リードを挿入できるように設けられた一つ以上のスロットと、上面部に、前記バスバーを上下方向へ挿入できるように設けられた挿入口と、を備え得る。

前記バスバーハウジングは、前記スロットが設けられていない側面部に、溶接のための開口部を備え得る。

前記バスバーは、折り曲げられた上端部を備え、前記折り曲げられた上端部が前記挿入口の外側に露出するように構成され得る。

前記バスバーハウジングは、その上面部が前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの上端よりも低い高さに位置するように設けられ得る。

本発明の他の様態によれば、上述したセルアセンブリーが第１方向へ複数積層されて設けられたセルアセンブリー群と、前記セルアセンブリー群が載置されるパックトレイ、及び前記パックトレイと相互に結合して前記セルアセンブリー群をカバーするパックカバー、を備えるパックケースと、前記第１方向へ延び、前記セルアセンブリー群の上部に配置され、各前記セルアセンブリー群の前記ブリッジバスバーユニットに備えられるバスバーと電気的に接続される電圧センシングユニットと、を含むバッテリーパックが提供され得る。

前記セルアセンブリー群は、前記パックトレイの上面に接着されて据え付けられ得る。

前記電圧センシングユニットは、絶縁素材であり、前記ブリッジバスバーユニットの上部に配置され、各前記ブリッジバスバーユニットが位置する領域毎に穿孔されて形成されたセンシングホールを備えるセンシングフレームと、前記センシングフレームの上部に配置されるセンシング回路基板と、を含み、
前記センシング回路基板に備えられるセンシング端子は、各々前記センシングホールを通過して前記ブリッジバスバーユニットに備えられるバスバーと電気的に接続され得る。

前記セルアセンブリー群は、第１セルアセンブリー群及び第２セルアセンブリー群を含み、前記第１セルアセンブリー群と前記第２セルアセンブリー群との間に前記第１方向と交差する第２方向へ延び、前記パックトレイに固定結合する第１クロスビームを含み得る。

前記電圧センシングユニットの上部に位置し、前記第１方向へ延び、前記パックトレイに固定結合する第２クロスビームを含み得る。

前記パックケースは、ヒートシンクを備え、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルと前記ヒートシンクとの間にサーマルレジンが備えられ得る。

前記ヒートシンクは、前記セルカバーの上部及び下部に各々配置される上部ヒートシンク及び下部ヒートシンクを含み得る。

前記セルカバーは、少なくとも一側端部が前記パックケースに挟まれて結合するように構成され得る。

前記セルアセンブリーは、長手方向における少なくとも一端部から前記セルカバーの上部または下部へガスが移動可能なディレクショナルベンティング空間が前記セルカバーの内部に備えられ得る。

前記パックケースは、前記ディレクショナルベンティング空間と連通するガス排気口を備え得る。

所定の圧力または熱によって破裂する破裂ディスクが前記ガス排気口に取り付けられ得る。

本発明のさらに他の様態によれば、上述したバッテリーパックを含む自動車が提供され得る。

本発明によれば、一つ以上のパウチ型バッテリーセルと、さらに他の一つ以上のパウチ型バッテリーセルをブリッジバスバーユニットを用いて長手方向へ接続することで一体化したロングセルの形態で具現されたセルアセンブリーを提供することができる。

このようなセルアセンブリーを用いてパウチ型バッテリーセルをバッテリーパックのパックケースに直接組み立てることでバッテリーパックの空間活用率を極大化して、エネルギー容量を大幅に向上させることができる。

即ち、本発明の一実施例によれば、バッテリーパックを構成するに際し、バッテリーモジュールのモジュールケースなどが省略される。したがって、このようなモジュールケースが占める空間を減らして、パックケースの内部により多いバッテリーセルを配置することができる。これによって、バッテリーパックのエネルギー密度がさらに向上する。

また、本発明によれば、バッテリーパックの組立性が向上できる。特に、本発明の一実施例によれば、モジュールケースにパウチ型バッテリーセルを収納してバッテリーモジュールを設ける工程、このように設けられたバッテリーモジュールを一つ以上パックケースに収納する工程などを行わなくてもよい。これによって、製造工程が簡素化して、製造時間が短縮する。

また、本発明によれば、バッテリーパックのパックケースに複数のパウチ型バッテリーセルを上下方向へ立てられた状態で水平方向へ並んで積層する構成が容易かつ安定的に具現可能である。

また、本発明によれば、軟質のパウチ型バッテリーセルをパックケースの内部に収納する過程で、パウチ型バッテリーセルを直接把持することなくセルカバーを把持できる。これによって、パウチ型バッテリーセルのハンドリング工程がより容易かつ安全に行われる。さらに、この場合、パウチ型バッテリーセルをパックケースの内部に収納するなどのセルのハンドリング過程で、パウチ型バッテリーセルの損傷または破損を防止することができる。

また、本発明によれば、バッテリーパックの冷却効率がさらに向上できる。特に、本発明の一実施構成の場合、各パウチ型バッテリーセルの一部がパックケースに直接露出されるので、各パウチ型バッテリーセルの熱がパックケースを通して外部へ効果的に排出可能になる。

また、本発明の一実施構成によれば、パウチ型バッテリーセルの広い表面をによる追加的な面冷却が可能になる。

また、本発明の一面によれば、バッテリーパックの安全性が向上する。特に、本発明の一実施例によれば、各バッテリーセルから排出されたガスなどが外部へ円滑に排出される。さらに、本発明の一実施例によれば、バッテリーセルから排出されたガスや火炎などの排出方向が制御可能である。したがって、隣接するバッテリーセルへの熱暴走の伝播を効果的に防止することができる。

その他にも本発明は、様々な他の効果を奏し、それについては各実施構成で説明し、当業者が容易に類推可能な効果などについては、当該説明を省略する。

従来技術によるバッテリーパックの構成を簡略に示した図である。 本発明の一実施例によるセルアセンブリーの構成を示した斜視図である。 本発明の一実施例によるセルユニットとセルカバーを分離して示した斜視図である。 図３の第１パウチ型バッテリーセル及び第２パウチ型バッテリーセルと、ブリッジバスバーユニットの分解斜視図である。 図４のブリッジバスバーユニットの分解斜視図である。 図３のＡ領域の拡大図である。 図５におけるブリッジバスバーユニットの上部（ａ）、一側部（ｂ）、他側部（ｃ）を各々示した図である。 本発明の一実施例によるセルアセンブリーの中央領域の上図視による図である。 図８のセルアセンブリーの中央領域の下面視による図である。 本発明の一実施例によるセルアセンブリーを４個積層して構成した一つのセルアセンブリー群を示した斜視図である。 図１０のＢ－Ｂ’に沿って見たセルアセンブリー群の切開図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの構成を概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックにおいて複数のセルアセンブリー群、第１クロスビーム、パックトレイの構成を示した斜視図である。 図１２の状態から電圧センシングユニット及び第２クロスビームを分離して示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックにおいて、ブリッジバスバーユニットと電圧センシングユニットの組立構造を説明するための図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックにおいて、ブリッジバスバーユニットと電圧センシングユニットの組立構造を説明するための図である。 本発明の他の実施例によるセルアセンブリーの主要構成の分解斜視図である。 本発明の他の実施例によるセルアセンブリーの斜視図である。 図１８のセルアセンブリーの中央領域の上面視による図である。 図１８のセルアセンブリーの中央領域の下面視による図である。 本発明の他の実施例によるセルアセンブリーを４個積層して構成した一つのセルアセンブリー群の斜視図である。 図２１のセルアセンブリー群の部分分解斜視図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックの構成を概略的に示した斜視図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックの主要構成の分解斜視図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックの冷却構成を概略的に示した図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックにおいて、セルカバーの変形例を示した図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックにおいて、パックトレイの変形例を示した図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックにおいて、セルアセンブリー群の一端部領域の下面視による図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックのガスベンティング構成を概略的に示した図である。

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。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的または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じた意味及び概念で解釈されねばならない。

また、本明細書に記載された実施例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例に過ぎず、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。図面における各構成要素またはその構成要素をなす特定部分の大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。したがって、各構成要素の大きさは、実際の大きさを完全に反映することではない。本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不要にぼやかすと判断される場合、その説明を略する。

本明細書において使用される「結合」または「連結（接続）」という用語は、一つの部材と他の部材とが直接結合するか、または直接連結（接続）される場合のみならず、一つの部材が継ぎ部材を介して他の部材に間接的に結合するか、または間接的に連結（接続）される場合も含む。

本発明によるセルアセンブリーは、各々一つまたは積層された二つ以上のパウチ型バッテリーセルを備え、相互に一列に配列される複数のセルバンクと、前記複数のセルバンクの間に配置され、前記セルバンク同士を電気的に接続するブリッジバスバーユニット１２０と、前記複数のセルバンクと前記ブリッジバスバーユニット１２０からなるセルユニットを部分的に囲んで支持するセルカバー１３０と、を含み得る。

ここで、前記セルバンクとは、一つのパウチ型バッテリーセル１１０または二つ以上のパウチ型バッテリーセル１１０が積層された状態で電気的に並列に接続された一群のパウチ型バッテリーセルを意味する。即ち、本明細書において第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａが一つのセルバンクに対応し、第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂが他の一つのセルバンクに対応する。

以下で説明する実施例は、本発明の望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁することではない。即ち、以下で説明する実施例と異なり、本発明のセルアセンブリーは、三つまたは四つ以上のセルバンクを含んで構成され得る。したがって、以下で、一列に配置された二つのセルバンクとして、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂを直列に接続し、これらをセルカバー１３０で部分的に囲んだセルアセンブリー１００のみに対して本発明の権利範囲が制限されて解釈されてはいけない。

図２は、本発明の一実施例によるセルアセンブリー１００の構成を示した斜視図であり、図３は、本発明の一実施例によるセルユニットとセルカバー１３０を分離して示した斜視図であり、図４は、図３の第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂと、ブリッジバスバーユニット１２０の分解斜視図である。

図２～図４を参照すると、本発明の一実施例によるセルアセンブリー１００は、一つ以上の第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと、前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａの長手方向（Ｘ方向）に沿って前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと一列に配置される他の一つ以上の第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂと、前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと前記第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂとの間に配置され、前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと前記第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂを電気的に接続するブリッジバスバーユニット１２０と、前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ、前記ブリッジバスバーユニット１２０及び前記第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂからなるセルユニットを部分的に囲んで支持するセルカバー１３０と、を含む。

パウチ型バッテリーセル１１０は、電極組立体と、電解質と、前記電極組立体と電解質を密封収納するためのパウチ外装材と、前記電極組立体と接続され、パウチ外装材の外部へ引き出される電極リード１１１と、を含む。前記電極リード１１１は、正極リード１１１Ａと負極リード１１１Ｂを一対として含む。ここで、前記正極リード１１１Ａ及び前記負極リード１１１Ｂは、バッテリーセルの長手方向（Ｘ軸方向）におけるバッテリーセルの両端に備えられる。このように構成された一対の電極リード１１１を備えたパウチ型バッテリーセル１１０を両方向パウチ型バッテリーセル１１０という。本発明の一実施例によるセルアセンブリー１００は、前記両方向パウチ型バッテリーセル１１０で構成され得る。

第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａは、一つのパウチ型バッテリーセル１１０または互いに対面するように積層した二つ以上のパウチ型バッテリーセル１１０から構成され得る。例えば、本実施例の図２及び図３のように、三つのパウチ型バッテリーセル１１０を第１方向（Ｙ軸方向）へ積層して一群の第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａを構成し得る。また、三つのパウチ型バッテリーセル１１０が並列に接続（３Ｐ）されることで一つのバンクになるように同一極性の電極リード１１１を全て同じ方向に位置するようにし得る。即ち、図３のように、三つの正極リード１１１Ａを重ね、同様に三つの負極リード１１１Ｂを重ねて三つの第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａが一バンクをなすように構成し得る。

第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂは、前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと同じ個数のパウチ型バッテリーセルから構成され得る。即ち、第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂも、一つのパウチ型バッテリーセル１１０または互いに対面するように積層した二つ以上のパウチ型バッテリーセル１１０から構成され得る。例えば、前記三つの第１パウチ型バッテリーセルと同様に一つバンクをなすように三つのパウチ型バッテリーセル１１０を積層して一群の第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂを構成し得る。

前記一群の第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと、前記他の一群の第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂは、前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａの負極リード１１１Ｂと前記第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの正極リード１１１Ａを電気的に接続して互いに直列に接続されるように構成され得る。このような本実施例による第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの構成を電気的な観点から見れば、３Ｐ２Ｓの形態で直列及び並列に接続された形態であり、構造的な観点で見れば、長手方向に接続されて一体化した一つのロングセルのような形態であるといえる。

一方、前記のような実施構成と異なる例として、本発明によるセルアセンブリー１００は、パウチ型バッテリーセル１１０を長手方向に接続して電気的にｎＰｍＳ（ｎは自然数、ｍは２以上の自然数である。）形態であり、構造的には一体化した一つのロングセルのような形態で具現され得る。即ち、例えば、セルアセンブリー１００は、パウチ型バッテリーセル１１０の厚さに応じて並列接続数を１Ｐ、２Ｐ、３Ｐ…などに増やすか、または前記パウチ型バッテリーセル１１０の長さに応じて直列接続数を２Ｓ、３Ｓ、Ｓ…などに増やした形態で具現されることも可能である。この場合、セルアセンブリー１００は、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂと一列に配置され、さらに他の一群のパウチ型バッテリーセルとブリッジバスバーユニット１２０をさらに含み得る。

以下、説明の便宜のために電極リード１１１を第１極性の電極リード１１１と第２極性の電極リード１１１に区分する。ここで、前記第１極性と前記第２極性は、電極リード１１１の極性を相対的に区分したものである。即ち、第１極性が正極である場合、第２極性は負極を意味し、逆に、第１極性が負極である場合、第２極性は正極を意味する。

ブリッジバスバーユニット１２０は、前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａの第１極性の電極リード１１１が一体に重ねられて一側に接続し、前記第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの第２極性の電極リード１１１が一体に重ねられて他側に接続可能に設けられ得る。

例えば、図３及び図４を参照すると、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａは、負極リード１１１Ｂが＋Ｘ軸方向へ前記ブリッジバスバーユニット１２０の左側部に接続され、第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂは、正極リード１１１Ａが－Ｘ軸方向へ前記ブリッジバスバーユニット１２０の右側部に接続され得る。前記正極リード１１１Ａと前記負極リード１１１Ｂは、前記ブリッジバスバーユニット１２０の内部でバスバー１２３の表面に溶接されて相互に電気的に接続され得る。

より具体的には、図５に示したように、前記ブリッジバスバーユニット１２０は、バスバーハウジング１２１と、折り曲げられた上端部１２３ａを備えたバスバー１２３と、を含む。

前記バスバーハウジング１２１は、電気絶縁素材であり、中空の直方体の管状で設けられ得る。また、前記バスバーハウジング１２１は、上面部にバスバー１２３が上下方向へ挿入される挿入口１２１ａと、一側面部とその反対側の側面部に各々第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの電極リード１１１が挿入される一つ以上のスロット１２１ｂと、前記スロット１２１ｂが存在しない両側面部に溶接のための開口部１２１ｃを備え得る。

また、前記バスバーハウジング１２１は、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの幅方向（Ｚ軸方向）の幅よりも高さが低く設けられ得る。バスバーハウジング１２１を用いて、ブリッジバスバーユニット１２０と第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂを組み立てたとき、図５のように、バスバーハウジング１２１の上面部が第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの上端よりも低く位置するようになる。後述するが、このような構成によって確保されるブリッジバスバーユニット１２０の上部空間は、バッテリーパック１の組立時、電圧センシングユニット３０及び第２クロスビーム５０の設置空間として活用され得る。

また、前記バスバーハウジング１２１は、図６のように、下面部が上方（Ｚ軸方向）に向かって凹んで形成された凹部１２１ｅを含む。前記凹部１２１ｅは、追って、バッテリーパック１の組立時、パックトレイ２１に備えられる第３クロスビーム２４との干渉を避けるための空間として活用され得る。

前記バスバー１２３は、銅またはニッケルなどのような電気伝導性を有する金属素材であり、上端部が折り曲げられた棒状で設けられる。このようなバスバー１２３は、折り曲げられた上端部１２３ａを除いた残りの部分が前記挿入口１２１ａからバスバーハウジング１２１の中に挿入される。前記挿入口１２１ａは、バスバー１２３の断面積と同一であるか、または若干大きいサイズで設けられ、バスバー１２３の折り曲げられた上端部１２３ａが挿入されないように構成される。このような構成によれば、前記バスバー１２３の折り曲げられた上端部１２３ａは、前記挿入口１２１ａの周りに備えられたバスバーハウジング１２１の受け部１２１ｄの上に置かれ、その上面が上方に向かうように配設され得る。このようにバスバーハウジング１２１の外側にバスバー１２３の折り曲げられた上端部１２３ａを露出させることで、追ってバッテリーパック１の組立時、電圧センシングユニット３０のセンシング端子を前記バスバー１２３に容易に接触させることができる。

図６及び図７に示した実施構成のように、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂは、前記ブリッジバスバーユニット１２０を中心にして互いに反対方向へ延びて電気的に直列接続され得る。

図７の（ａ）に示したように、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａの負極リード１１１Ｂは、前記バスバーハウジング１２１の一側面部のスロット１２１ｂによってバスバーハウジング１２１の内部に挿入され、第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの正極リード１１１Ａは、前記バスバーハウジング１２１の他側面部のスロット１２１ｂによってバスバーハウジング１２１の内部に挿入され得る。

このようにバスバーハウジング１２１の内部に挿入された前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａの負極リード１１１Ｂは、バスバー１２３の一面にレーザー溶接で固定されるように接触し得る。例えば、溶接用レーザービームが図７の（ｂ）に示したように、バスバーハウジング１２１の一側の開口部１２１ｃから前記負極リード１１１Ｂに照射されて前記負極リード１１１Ｂがバスバー１２３の一面に溶接され得る。

そして、バスバーハウジング１２１の内部に挿入された前記第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの正極リード１１１Ａは、バスバー１２３の他面にレーザー溶接によって固定されるように接触し得る。第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａの負極リード１１１Ｂと同様に、溶接用レーザービームが、図７の（ｃ）に示したように、バスバーハウジング１２１の他側の開口部１２１ｃから前記正極リード１１１Ａに照射され、前記正極リード１１１Ａがバスバー１２３の他面に溶接され得る。

一方、前記セルカバー１３０は、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの少なくとも一側が外部に露出するように第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂを部分的に囲むように構成され得る。即ち、セルカバー１３０は、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂを全て囲まず、一部のみを囲むように構成され得る。このようにセルカバー１３０を構成したことは、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂをセルカバー１３０に容易に組み立て、さらには、パックケース２０にセルアセンブリー１００を組み立てるに際し、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの少なくとも一側を前記パックケース２０に向かって露出させるためである。

例えば、図２及び図３の実施構成を参照すると、セルカバー１３０は、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ、ブリッジバスバーユニット１２０及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの順に一列に配置されて形成されたセルユニットを囲むように構成され、セルユニットの上部は囲まれないように構成され得る。

この場合、図１２のようにバッテリーパックを組み立てるとき、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの上方エッジ部Ｅ１がパックカバー２２に向かうようにセルアセンブリー１００をパックトレイ２１に載置し、前記上方エッジ部Ｅ１にサーマルレジンを塗布してパックカバーを覆うことで、各パウチ型バッテリーセル１１０から放出された熱が前記サーマルレジンを介してパックカバー２２に直接伝達されるように構成し得る。このような構成によれば、パウチ型バッテリーセル１１０とパックケース２０との間に別の冷却構造を備えなくてもよいので、冷却構成が簡素かつ効率的になる。

図２～図４をさらに参照すると、パウチ型バッテリーセル１１０は、Ｒで示された収納部及びＥ１～Ｅ４で示されたエッジ部を備え得る。ここで、収納部Ｒは、正極板と負極板がセパレーターが介在された状態で相互に積層されるように構成された電極組立体が収納された部分であり得る。また、このような収納部Ｒには、電解液が収納され得る。そして、エッジ部Ｅ１～Ｅ４は、収納部Ｒの周りを囲むように配置され得る。

特に、エッジ部は、パウチ型バッテリーセル１１０のケースであるパウチ外装材が封止された封止部であり得る。例えば、図４において、エッジ部は４個が備えられ、収納部Ｒを基準にして、各々、上縁端、下縁端、前縁端及び後縁端に位置し得る。この際、四つのエッジ部Ｅ１～Ｅ４は全て封止部であり得る。または、４個のエッジ部Ｅ１～Ｅ４の一部は、封止部ではなく折り曲げられて構成され得る。例えば、図４の実施構成において、下方エッジ部Ｅ２は、パウチ外装材が折り曲げられた部分であり、上方エッジ部Ｅ１、前方エッジ部Ｅ３及び後方エッジ部Ｅ４は全て封止部であり得る。ここで、４個のエッジ部Ｅ１～Ｅ４が全て封止されたバッテリーセルを４面封止セル、３個のエッジ部Ｅ１、Ｅ３、Ｅ４が封止されたバッテリーセルを３面封止セルと称し得る。

このような構成において、前記セルカバー１３０は、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの収納部Ｒの両側とエッジ部Ｅ１～Ｅ４の一部を囲むように構成され得る。例えば、一つのセルカバー１３０が積層された複数のパウチ型バッテリーセル１１０を囲むように構成された場合、最外側のパウチ型バッテリーセル１１０の収納部の外側表面と、パウチ型バッテリーセル１１０の上方または下方エッジ部の全体を囲むように構成され得る。

より具体的に例を挙げると、図２及び図３に示したように、一つのセルカバー１３０が左右方向（±Ｙ方向）へ積層された３個ずつの第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂを囲むように構成され得る。この際、セルカバー１３０は、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂにおいて左側最外郭のバッテリーセルの収納部Ｒの外側表面、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの下方エッジ部Ｅ２、及び第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂにおいて右側最外郭のバッテリーセルの収納部Ｒの外側表面を囲むように構成され得る。

一方、本実施例と異なる例として、前記セルカバー１３０は、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの下方エッジ部Ｅ２ではなく、上方エッジ部Ｅ１を囲むように構成され得る。さらに他の例として、一つのセルカバー１３０が各々一つのパウチ型バッテリーセル１１０から構成された第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂを囲むように構成された場合、セルカバー１３０は、前記一つのパウチ型バッテリーセル１１０の収納部Ｒの両側表面（例えば、同じ収納部Ｒの左側表面と右側表面）と上方エッジ部Ｅ１または下方エッジ部Ｅ２を囲むように構成され得る。

このような実施構成によると、一つのセルカバー１３０として、一つ以上のパウチ型バッテリーセル１１０を支持及び保護する構成が容易に具現され得る。また、前記実施構成によると、セルカバー１３０によって、一つまたはそれ以上のパウチ型バッテリーセル１１０をハンドリングする工程が容易かつ安全に行われ得る。また、前記実施構成によると、一つのセルカバー１３０が、内部に収容されたパウチ型バッテリーセル１１０に対して二つの収納部Ｒの表面に対面し得る。これによって、収納部Ｒとセルカバー１３０との間で冷却性能がさらに向上できる。特に、この場合、収納部Ｒの広い表面によって面冷却が具現されることで、冷却効率が良くなる。

また、前記セルカバー１３０は、内部に収容された第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂにおいて長手方向（±Ｘ方向）における両端部位置したエッジ部は囲まれないように構成され得る。即ち、セルカバー１３０は、第１極性の電極リードが位置した第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａの前方エッジ部Ｅ３と第２極性の電極リードが位置した第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの後方エッジ部Ｅ４を除いては、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの上方エッジ部Ｅ１と下方エッジ部Ｅ２のいずれか一つを囲むように構成され得る。

本発明のこのような実施構成によると、セルカバー１３０の露出された側面へ火炎などの排出方向を誘導し得る。例えば、前記実施構成によると、電極リード１１１が位置するセルカバー１３０の前方及び後方が開放されているので、このように開放された方向へ火炎などが排出されるようにし得る。特に、前記のように前方及び後方が開放された形態でセルカバー１３０が構成された場合、サイドディレクショナルベンティング（ｓｉｄｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｖｅｎｔｉｎｇ）が容易に具現できる。

前記セルカバー１３０は、一列に配置された第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ、ブリッジバスバーユニット１２０及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂからなるセルユニットを部分的に囲むように構成され得る。

図２及び図３と、図８及び図９を参照すると、前記セルカバー１３０は、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂを一列に立てられた状態で支持するために、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの両側の最外郭面をタイトに圧迫でき、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの上方エッジ部Ｅ１が露出されるようにほぼＵ字状に構成され得る。このようなセルカバー１３０は、外部衝撃や振動時、ブリッジバスバーユニット１２０を軸にして第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂが時計回りまたは半時計回りに捩れることを防止する役割を果たし得る。

また、前記セルカバー１３０は、機械的剛性が優秀であり、厚さが薄い薄型のプレートとして設けられることで、追ってバッテリーパック１の組立時に空間損失が最小化するように構成され得る。例えば、前記セルカバー１３０は、スチールのように剛性が優秀な金属材質、特にＳＵＳ材質から構成される場合、セルユニットの起立状態がより安定的に維持され得る。これによって、追ってバッテリーパック１へのセルユニットの組立時、前記セルユニットの起立状態がより確実に支持可能になる。

より具体的には、前記セルカバーは、図２及び図３に示したように、下端カバー部１３１、第１側面カバー部１３２及び第２側面カバー部１３３を含み得る。

ここで、下端カバー部１３１は、内部に収容された第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの下方エッジ部Ｅ２の下部を囲むように構成され得る。特に、下端カバー部１３１は、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの下方エッジ部Ｅ２に接触または離隔するように構成され得る。また、下端カバー部１３１は、平面形態で構成され得る。

第１側面カバー部１３２は、前記下端カバー部１３１の（＋Ｙ方向）一端から上方へ延びるように構成され得る。例えば、第１側面カバー部１３２は、下端カバー部１３１の左側端部から上方（図面の＋Ｚ方向）へ長く延びるように構成され得る。また、前記第１側面カバー部１３２は、平面形態に形成され得る。

そして、第１側面カバー部１３２は、セルカバー１３０の内部に収容された第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの一側収納部の外側を囲むように構成され得る。ここで、第１側面カバー部１３２は、収納部Ｒの外側表面に直接接触して配置されるか、または接着剤によって接着され得る。

第２側面カバー部１３３は、第１側面カバー部１３２から水平方向へ離隔して位置し、前記下端カバー部１３１の（－Ｙ方向）他端から上方へ延びるように構成され得る。例えば、第２側面カバー部１３３は、下端カバー部１３１の右側端部から上方（図面の＋Ｚ方向）へ長く延びるように構成され得る。さらに、第２側面カバー部１３３も第１側面カバー部１３２と同様に平面形態で構成され得る。この際、第２側面カバー部１３３と第１側面カバー部１３２は、互いに平行に構成され得る。

そして、第２側面カバー部１３３は、セルカバー１３０の内部に収容された第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの他側収納部Ｒの外側を囲むように構成され得る。ここで、第２側面カバー部１３３は、収納部の外側表面に直接接触して配置されるか、または接着剤によって接着され得る。

前記第１側面カバー部１３２及び第２側面カバー部１３３の断面積は、第１側面カバー部１３２と第２側面カバー部１３３に対向して一列に配置された第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの断面積よりも大きく備えられ、収納部Ｒの外部露出を防止して安全性を最大限に確保できる。

また、セルカバー１３０は、前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ、前記ブリッジバスバーユニット１２０及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの順に一列に配置された長さに対応する長さを有するように設けられ得る。例えば、図３のように、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの一端から他端まで延びた形態で構成され得る。参考までに、本実施例とは異なり、一群のパウチ型バッテリーセル１１０を３Ｓ、４Ｓ、…などのように長手方向へより確張してセルアセンブリー１００を構成する場合、前記セルカバー１３０は、長手方向へ拡張された全てのパウチ型バッテリーセル１１０を収納可能な長さを有するように構成され得る。

特に、本実施例による前記セルカバー１３０は、前記ブリッジバスバーユニット１２０が収納される位置の上端及び下端の少なくとも一つに内側方向へ部分的に切開されて構成された切欠１３５、１３６を備え得る。

本実施例によるセルカバー１３０は、図３に丸で示した部分のように、切欠がセルカバー１３０の上端と下端の二ヶ所に構成され得る。以下では、セルカバー１３０の上端に備えられた切欠を上部切欠１３５とし、セルカバー１３０の下端に備えられた切欠を下部切欠１３６とする。

図２のように、本実施例によるセルアセンブリー１００は、ブリッジバスバーユニット１２０が位置する中央領域が内側方向へ凹んだ形態で提供され得る。

例えば、ブリッジバスバーユニット１２０において、バスバーハウジング１２１は、その上面部が図６のように、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの上方エッジ部Ｅ１よりも高さが低いことで、セルカバー１３０に収納したとき、図８のように、前記上部切欠１３５の上方へ突出しないように構成され、バスバーハウジング１２１の下面部は、図９のように、前記下部切欠１３６の下方へ突出しないように構成され得る。

前記のように構成されたセルアセンブリー１００を、図１０のように複数積層してセルアセンブリー群１０を形成すると、前記セルアセンブリー群１０は、各セルアセンブリー１００の上部切欠１３５と下部切欠１３６の領域が一方向（±Ｙ方向）に並んで谷形態の構造を有する。このように谷形態の構造は、図１２～図１４のように、バッテリーパック１の組立時、電圧センシングユニット３０、第２クロスビーム５０、第３クロスビーム２４の設置空間として活用され得る。

一方、上述したような構成を有する複数のセルアセンブリー１００を第１方向に積層すると、図１０のように、セルアセンブリー群１０を設け得る。具体的には、図１０に示したセルアセンブリー群１０は、４個のセルアセンブリー１００を第１方向（Ｙ方向）へ積層して構成したものである。この際、図１１のように、各セルアセンブリー１００の第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａの第１極性の電極リード１１１は重ねられて各ブリッジバスバーユニット１２０のバスバー１２３の一面に固定されるように接触し、第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの第２極性の電極リード１１１は重ねられて各ブリッジバスバーユニット１２０のバスバー１２３の他面に固定されるように接触して直列に接続され得る。

そして、４個のセルアセンブリー１００を電気的に接続するために前方バスバーユニット２００及び後方バスバーユニット３００が使用され得る。図１０のように、前記前方バスバーユニット２００は、＋Ｘ軸方向に沿う４個のセルアセンブリー１００の前部を一体でカバーできるように構成された絶縁素材の前方バスバーハウジングと、前記前方バスバーハウジングに取り付けられる複数の板状バスバーと、を含み、前記後方バスバーユニット３００は、－Ｘ軸方向に沿う４個のセルアセンブリー１００の後部を一体でカバーできるように構成された絶縁素材の後方バスバーハウジングと、前記後方バスバーハウジングに取り付けられる複数の判状バスバーと、を含む。

前記前方バスバーハウジング及び前記後方バスバーハウジングは各々、Ｙ軸方向へスロットを備え、前記スロットに電極リード１１１を挿入してバスバーハウジングの外側へ引き出し、引き出された部分を板状のバスバーに溶接可能に構成され得る。このような前方バスバーユニット２００と後方バスバーユニット３００によって４個のセルアセンブリー１００同士も互いに電気的に接続され得る。

図１２は、本発明の一実施例によるバッテリーパック１の構成を概略的に示した斜視図であり、図１３は、本発明の一実施例によるバッテリーパックにおいて複数のセルアセンブリー群１０Ａ、１０Ｂ、第１クロスビーム４０、パックトレイ２１の構成を示した斜視図であり、図１４は、図１２において電圧センシングユニット３０及び第２クロスビーム５０を分離して示した斜視図であり、図１５及び図１６は、本発明の一実施例によるバッテリーパックにおいてブリッジバスバーユニット１２０と電圧センシングユニット３０の組立構造を説明するための図である。

以下では、前記図面を参照して、上述したセルアセンブリー１００を適用して構成した本発明によるバッテリーパック１について詳しく説明する。

本発明の一実施例によるバッテリーパック１は、各々第１方向（Ｙ方向）に積層された複数のセルアセンブリー群１０と、前記複数のセルアセンブリー群１０を収納するためのパックケース２０と、電圧センシングユニット３０と、クロスビーム２４、４０、５０と、バッテリー制御システム６０と、を含む。

前記複数のセルアセンブリー群１０は、上述したセルアセンブリー１００の集合体とも言え、図１２に示したように、パックケース２０の内部に収納され得る。

前記複数のセルアセンブリー群１０は、第１セルアセンブリー群１０Ａと第２セルアセンブリー群１０Ｂに分けられ得る。このように複数のセルアセンブリー群１０を第１セルアセンブリー群１０Ａと第２セルアセンブリー群１０Ｂに分けたのは、図１２及び図１３において、パックトレイ２１の第１クロスビーム４０を基準にして＋Ｙ軸方向に位置したものと－Ｙ軸方向に位置したものを便宜上区分するためである。

前記パックケース２０は、パックトレイ２１及びパックカバー２２から構成され得る。

前記パックトレイ２１は、ほぼ広い四角板状の底板２１Ｂと、前記底板２１Ｂの周縁に沿って壁体を形成する４個の側面板を含んで構成され得る。また、前記パックトレイ２１には、第１クロスビーム４０、第２クロスビーム５０、第３クロスビーム２４、隔壁２３が一体で備えられるか、または追加的に組み立てられ得る。前記第１クロスビーム４０、第２クロスビーム５０、第３クロスビーム２４及び隔壁２３は、外部衝撃や振動の発生時、パックトレイ２１の底板２１Ｂと側面板を支持してパックトレイ２１の捩れのような変形を阻止する役割を果たし得る。即ち、パックトレイ２１は、第１クロスビーム４０、第２クロスビーム５０、第３クロスビーム２４、隔壁２３などが加えられることで、機械的剛性が高くなり得る。

図１３に示したように、パックトレイ２１の内部で底板２１Ｂ、隔壁２３、 －Ｘ軸方向による側面板及び±Ｙ軸方向による側面板で囲まれた空間にセルアセンブリー１００が収納され得る。ここで、前記セルアセンブリー１００とは、上述したように、一列に配置された第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ、ブリッジバスバーユニット１２０及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂをセルカバー１３０で部分的に囲んで一つのロングセルのような形態で構成したものを指す。このようなセルアセンブリー１００を積層してセルアセンブリー群１０を形成し、複数のセルアセンブリー群１０をパックトレイ２１に密着して配置することで、パックトレイ２１におけるデッドスペース（ｄｅａｄ ｓｐａｃｅ）を最小化することができる。

前記セルアセンブリー群１０は、パックトレイ２１の底板２１Ｂに接着して固定されるように構成され得る。このために、前記パックトレイ２１の底板２１Ｂには、接着剤Ｇまたは接着シートが備えられ得る。ここで、前記接着剤は、サーマルレジンを意味し得る。望ましくは、前記接着剤Ｇまたは接着シートは、熱伝導性が優秀なものであり得る。この場合、パウチ型バッテリーセル１１０の熱を外部へより効果的に放熱可能である。図示していないが、前記接着剤とパックトレイ２１の底板２１Ｂとの間にヒートシンクを配置するか、またはパックトレイ２１の底板２１Ｂの下にヒートシンクを取り付けて前記パウチ型バッテリーセル１１０から放熱された熱を吸収するように構成することも可能である。

前記パックカバー２２は、複数のセルアセンブリー群１０を含めてその他の構成品を遮蔽できるように設けられ、前記パックトレイ２１と相互に結合するように構成され得る。例えば、前記パックカバー２２と前記パックトレイ２１とは、ボルト締め、接着、スナップフィット、溶接などの方式で相互に結合するように構成され得る。

一方、セルアセンブリー１００は、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂを直列に接続した形態で構成されていることから、前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと前記第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂが直列に接続された箇所に電圧センシングが必要である。これによって、本発明のバッテリーパックは、前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと前記第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂが直列に接続された箇所の電圧センシングのために、各セルアセンブリー１００のブリッジバスバーユニット１２０のバスバー１２３と接続される電圧センシングユニット３０を含む。

具体的には、図１４～図１６を参照すると、前記電圧センシングユニット３０は、第１方向へ延び、第１セルアセンブリー群１０Ａ及び第２セルアセンブリー群１０Ｂの上部で前述したセルアセンブリー群の上部切欠１３５が並ぶことによって形成された谷部に挿入配置され、各前記セルアセンブリー群１０のブリッジバスバーユニット１２０に備えられるバスバー１２３と電気的に接続するように構成される。

このような電圧センシングユニット３０は、図１４のように、センシングフレーム３１とセンシング回路基板３２を含んで構成され得る。前記センシングフレーム３１は絶縁素材であり、図１１のセルアセンブリー１００の上部切欠１３５に挿入配置され得る。また、前記センシングフレーム３１は、図１５及び図１６に示したように、各セルアセンブリー１００のブリッジバスバーユニット１２０が位置する領域毎に穿孔されて形成されたセンシングホール３１ａを備える。前記センシングホール３１ａの下部には、バスバー１２３の折り曲げられた上端部１２３ａが位置する。

前記センシング回路基板３２は、前記センシングフレーム３１の上部に配置され得る硬性回路基板または平面軟性印刷回路基板として具現され、前記センシングホール３１ａに挿入されるセンシング端子を備え得る。

前記構成によれば、図１６に示したように、センシング端子がセンシングホール３１ａを通過してブリッジバスバーユニット１２０のバスバー１２３、言い換えれば、バスバー１２３の折り曲げられた上端部１２３ａに接触して電気的に接続され得る。

前記電圧センシングユニット３０は、ケーブルコネクターまたはＦＰＣ基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｕｒｃｉｔ Ｂｏｒａｄ）などのような信号伝送部材（図示せず）によってバッテリー制御システム６０と接続され、前記信号伝送部材によってＢＭＳとデータを送受信するように構成され得る。

クロスビームは、第１クロスビーム４０、第２クロスビーム５０、第３クロスビーム２４を含む。上述したように、クロスビームは、パックトレイ２１の機械的剛性のために提供される構成要素である。

前記第１クロスビーム４０は、図１３の実施構成のように、前記第１セルアセンブリー群１０Ａと前記第２セルアセンブリー群１０Ｂとの間に前記第１方向（Ｙ軸方向）と交差する第２方向（Ｘ軸方向）へ延びた形態で前記パックトレイ２１に備えられ得る。図面には前記第１クロスビーム４０をパックトレイ２１の底板２１Ｂから分離して示したが、前記第１クロスビーム４０のパックトレイ２１と一体型に設けられ得る。

また、前記第１クロスビーム４０は、ブリッジバスバーユニット１２０のバスバーハウジング１２１と類似な高さを有し、長手方向（Ｘ軸方向）に沿う中央の下端部が上方へ凹んだ形態で設けられ得る。

前記第２クロスビーム５０は、前記電圧センシングユニット３０の上部に位置し、前記第１方向へ延び、前記パックトレイ２１の±Ｙ軸方向の両側面板に固定して結合するように構成され得る。また、図１２に示したように、前記第２クロスビーム５０は、セルアセンブリー１００の上部切欠１３５に挿入されるように構成され得る。

前記第３クロスビーム２４は、図１３のように、パックトレイ２１の底板２１Ｂから第２方向へ延び、両端が±Ｙ軸方向の両側面板に固定されて結合するように構成される。クロスビームの取付構造上、前記第２クロスビーム５０が第１クロスビーム４０に比べて相対的にサイズが小さくて、パックトレイ２１に対する前記第２クロスビーム５０の支持力が相対的に弱くなり得る。前記第３クロスビーム２４は、相対的にパックトレイ２１に対する支持力が弱い第２クロスビーム５０を補強する役割を果たし得る。上述したように、セルアセンブリー１００は、下部切欠１３６を備える。したがって、前記第３クロスビーム２４がパックトレイ２１の底板２１Ｂに存在しても、セルアセンブリー群１０は、前記第３クロスビーム２４に干渉されず、パックトレイ２１の底板２１Ｂに容易に載置され得る。

一方、本発明の一実施例によるバッテリーパックに含まれるバッテリー制御システム６０は、隔壁２３によってセルアセンブリー群１０と分離された空間に備えられ得る。前記バッテリー制御システム６０は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と、ＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）を含み得る。前記ＢＭＳは、パウチ型バッテリーセル１１０の充放電状態、電力状態及び性能状態などを制御するように構成され得る。前記ＢＤＵは、バッテリーパック１の電力容量と機能を管理するためにバッテリーセルの電気的接続を制御する。このために、ＢＤＵは、パワーリレーと電流センサー、ヒューズなどを含み得る。

以上のように、上述した本発明によるバッテリーパック１は、パックケース２０の内部空間を最大限に活用して、多い数と大きい容量のパウチ型バッテリーセル１１０をパックケース２０の内部に収納することが可能である。

例えば、図１の従来のバッテリーパック１の場合、バッテリーモジュールを構成するためのモジュールケースの構成、各バッテリーモジュールとクロスビームとの間のギャップ、格子構造に配列されたバッテリーモジュールを電気的に接続するためのケーブルの複雑なレイアウトなどが、バッテリーパック１のエネルギー容量を増大させるのにマイナス要素として作用する。しかし、本発明のバッテリーパック１は、このようなマイナス要素が存在しない。

したがって、本発明の構成によれば、パウチ型バッテリーセル１１０がパックケース２０の内部に顕著に空間効率的に収納されることが可能になり、エネルギー容量が向上したバッテリーパック１を提供することができる。

図１７は、本発明の他の実施例によるセルアセンブリー４００の主要構成の分解斜視図であり、図１８は、本発明の他の実施例によるセルアセンブリー４００の斜視図であり、図１９は、図１８のセルアセンブリー４００の中央領域の上面視による図であり、図２０は、図１８のセルアセンブリー４００の中央領域の下面視による図である。

続いて、図１７～図２０を参照して本発明の他の実施例によるセルアセンブリー４００について説明する。前述した実施例と同じ部材符号は同じ部材を示し、同じ部材ついては重複する説明を省略し、前述した実施例との相違点を中心にして説明する。

本発明の他の実施例によるセルアセンブリー４００は、前述したセルアセンブリー１００と比較すると、セルカバーの構成及びセルカバーとセルユニットの組立構造が相違しており、その他の構成は実質的に同一である。

本発明の他の実施例によるセルアセンブリー４００は、一列に配置される第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ、ブリッジバスバーユニット１２０及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂから構成されたセルユニットを部分的に囲むセルカバー４３０を含む。特に、前記セルカバー４３０は、前記セルユニットの上部と両側部を囲むが、下部は囲むことなく前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの下方エッジ部Ｅ２が外部に露出するように構成され得る。

即ち、前述した実施例のセルカバー１３０が第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの上方エッジ部Ｅ１を露出するために縦断面がほぼＵ字形で構成されたものであれば、本発明の他の実施例のセルカバー４３０は、第１パウチ型バッテリーセル及び第２パウチ型バッテリーセルの下方エッジ部Ｅ２を露出するために縦断面がほぼｎ字形で構成されたと言える。

より具体的には、図１７及び図１８を参照すると、前記セルカバー４３０は、上端カバー部４３１、第１側面カバー部４３２及び第２側面カバー部４３３を含み得る。

ここで、上端カバー部４３１は、内部に収容されたパウチ型バッテリーセル１１０の上方エッジ部Ｅ１の上部を囲むように構成され得る。特に、上端カバー部４３１は、パウチ型バッテリーセル１１０の上方エッジ部Ｅ１に接触するか、または離隔する形態で構成され得る。また、上端カバー部４３１は、平面形態で構成され得る。この場合、上端カバー部４３１は、断面が水平方向の直線状に形成され、パウチ型バッテリーセル１１０の上方エッジ部Ｅ１を外側から直線形態で囲み得る。

第１側面カバー部４３２は、上端カバー部４３１の一端から下方へ延びるように構成され得る。例えば、第１側面カバー部４３２は、上端カバー部４３１の左側端部から下方（図面の－Ｚ軸方向）へ長く延びるように構成され得る。さらに、第１側面カバー部４３２は、平面形態に形成され得る。この際、第１側面カバー部４３２は、上端カバー部４３１から折り曲げられて構成され得る。

そして、第１側面カバー部４３２は、内部に収容された第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの一側収納部Ｒの外側を囲むように構成され得る。

第２側面カバー部４３３は、第１側面カバー部４３２から水平方向へ離隔して位置し得る。そして、第２側面カバー部４３３は、上端カバー部４３１の他端から下方へ延びるように構成され得る。例えば、第２側面カバー部４３３は、上端カバー部４３１の右側端部から下方へ長く延びるように構成され得る。さらに、第２側面カバー部４３３も、第１側面カバー部４３２と同様に平面形態で構成され得る。この際、第２側面カバー部４３３と第１側面カバー部４３２は、水平方向へ離隔した状態で互いに平行に配置されているといえる。

そして、第２側面カバー部４３３は、内部に収容されたパウチ型バッテリーセル１１０の他側の収納部Ｒの外側を囲むように構成され得る。前記実施構成において、前記セルカバー４３０は、上端カバー部４３１、第１側面カバー部４３２及び第２側面カバー部４３３によって内部空間が限定され得る。そして、セルカバー４３０は、このように限定された内部空間に一つまたはそれ以上のパウチ型バッテリーセル１１０を収容し得る。

また、第１側面カバー部４３２及び第２側面カバー部４３３の断面積は、第１側面カバー部４３２と第２側面カバー部４３３が向い合うパウチ型バッテリーセル１１０の断面積よりも大きく備えられることで、収納部Ｒの外部露出を防止して安全性を最大限に確保できる。

特に、前記パウチ型バッテリーセル１１０は、エッジ部Ｅ１～Ｅ４として封止部と未封止部を含み得る。例えば、図１７の実施構成において、上方エッジ部Ｅ１は、パウチ型バッテリーセル１１０の封止部であってＤＳＦ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｆｏｌｄｉｎｇ）部分であり、下方エッジ部Ｅ２は、パウチ型バッテリーセル１１０の未封止部であり得る。

前記セルカバー４３０は前記パウチ型バッテリーセル１１０を囲むが、エッジ部Ｅ１～Ｅ４のうち、封止部の少なくとも一部は囲み、未封止部の少なくとも一部は囲まず外部に露出するように構成され得る。例えば、図１７の実施構成を参照すると、セルカバー４３０は、パウチ型バッテリーセル１１０の封止部の一部である上方エッジ部Ｅ１を囲むように構成され得る。この場合、セルカバー４３０の内部に収容されたパウチ型バッテリーセル１１０は、封止部である上方エッジ部Ｅ１が上端カバー部４３１と対向するように構成されるといえる。また、セルカバー４３０は、パウチ型バッテリーセル１１０の未封止部である下方エッジ部Ｅ２に対しては、外部に露出するようにパウチ型バッテリーセル１１０を囲み得る。この場合、パウチ型バッテリーセル１１０において未封止部である下方エッジ部Ｅ２は、セルカバー４３０の開放面に配置されるといえる。

参考までに、パウチ型バッテリーセル１１０において、封止部として上方エッジ部Ｅ１は、未封止部である下方エッジ部Ｅ２よりも相対的に高温のガスや火炎の排出に弱いことがある。しかし、前記実施例によれば、封止部である上方エッジ部Ｅ１が上端カバー部４３１に向い合うように配置され、前記封止部からベンティングガスが噴出される場合、前記ベンティングガスの上方への移動を阻止し、水平及び／または下方への移動を誘導するディレクショナルベンティング（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｖｅｎｔｉｎｇ）においてより有利になり得る。

また、パウチ型バッテリーセル１１０において、未封止部としての下方エッジ部Ｅ２は、封止部である上方エッジ部Ｅ１よりも相対的に断面積が広くて扁平な形状で備えられてセルカバー４３０の開放面に配置され、後述するサーマルレジンＧ１に直接接触して冷却効率が増大し得る。

また、本発明の他の実施例によるセルカバー４３０は、ブリッジバスバーユニット１２０が収納される位置の上端及び下端の少なくとも一つに内側方向へ部分切開された形態で構成された切欠４３５、４３６を備える。

例えば、図１７に丸で示した部分のように、セルカバー４３０は、中央の上端と下端の二ヶ所に上部切欠４３５と下部切欠４３６を備え得る。

そして、図１９及び図２０を参照すると、前記ブリッジバスバーユニット１２０において、バスバーハウジング１２１は、その上面部が第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ及び第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂの上方エッジ部Ｅ１よりも高さが低いことによって、セルカバー４３０に収納されたとき、前記上部切欠４３５の上方へ突出しないように構成され、バスバーハウジング１２１の下面部は、前記下部切欠４３６の下方へ突出しないように構成され得る。したがって、本実施例によるセルアセンブリー４００は、ブリッジバスバーユニット１２０が位置した中央領域が内側方向へ凹んだ形態で提供され得る。

また、前述したセルカバー１３０の上部切欠１３５とは異なり、本実施例のセルカバー４３０の上部切欠４３５は、図１９に示したように、バスバー１２３の折り曲げられた上端部１２３ａのみを上方へ露出させ、第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａ側の方向（－Ｘ方向）と第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂ側の方向（＋Ｘ方向）は、スクリーンプレート４３５ａ、４３５ｂによって遮られるように構成され得る。ここで、前記スクリーンプレート４３５ａ、４３５ｂは、下端がバスバーハウジング１２１の上面に差し込まれることで結合するように構成され得る。

このような構成によれば、セルカバー４３０の内部空間が前記ブリッジバスバーユニット１２０を中心にして左側空間と右側空間に物理的に分離して気密性が増大できる。したがって、前記セルアセンブリー４００を用いてバッテリーパックを組み立てるに際し、セルカバー４３０の開放面がパックトレイ２１の底板２１Ｂと向い合うようにセルアセンブリー４００を配置してセルカバー４３０の開放面を遮蔽し得る。この場合、熱的イベントが発生した状況で前記セルカバー４３０に収納された第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂとの間は、ガス、熱、スパークなどのような発火源の移動が制限的になるので、前記第１パウチ型バッテリーセル１１０Ａと前記第２パウチ型バッテリーセル１１０Ｂとの間における熱暴走の伝播を遮断または遅延させることができる。

一方、本発明の他の実施例によるセルアセンブリー４００を一方向に沿って複数個積層することで、図２１及び図２２に示したようなセルアセンブリー群１１を形成し得る。この際、前記セルアセンブリー群１１において、上部切欠４３５と下部切欠４３６が一方向（±Ｙ方向）へ並んで谷形態になり得る。このように谷形態の構成によってセルアセンブリー４００に確保された空間は、図２３及び図２４のように、バッテリーパック２の組立時、電圧センシングユニット３０、第２クロスビーム５０、第３クロスビーム２４の設置空間として活用され得る。

前記複数のセルアセンブリー群１１は、上述したセルアセンブリー４００の集合体と言え、例えば、図２３及び図２４に示したように、パックケース２０の内部に収納され得る。本実施例において、前記複数のセルアセンブリー群１１は、第１セルアセンブリー群１１Ａと第２セルアセンブリー群１１Ｂに分けられ得る。このように複数のセルアセンブリー群１１を第１セルアセンブリー群１１Ａと第２セルアセンブリー群１１Ｂに分けたのは、図２３及び図２４において、パックトレイ２１の第１クロスビーム４０を基準にして＋Ｙ軸方向に位置したものと、－Ｙ軸方向に位置したものを便宜上区分するためである。

図２５は、本発明の他の実施例によるバッテリーパック２の冷却構成を概略的に示した図である。

本発明の他の実施例によるバッテリーパックのパックケース２０は、ヒートシンクを備えるように構成され得る。ここで、ヒートシンクとは、直・間接的な熱接触によって他の物体から熱を吸収して発散する物体を意味する。前記パックケース２０は、その自体がヒートシンクとしての役割を果たすか、または冷却水が流れるように流路Ｆ１を備えたヒートシンクを内部または外部に備えた形態で構成され得る。

本実施例において、ヒートシンクは、上部ヒートシンク５２０と下部ヒートシンク５１０を含み、図２５のように、前記上部ヒートシンク５２０は、パックカバー２２に備えられ、前記下部ヒートシンク５１０は、パックトレイ２１に備えられ得る。

そしてセルカバー４３０は、第１側面カバー部４３２と第２側面カバー部４３３の下端が下部ヒートシンク５１０に挟まれて結合した形態でパックトレイ２１の底板２１Ｂに載置されるように構成され得る。例えば、図２５の「Ｋ１」で示したように、各々のセルカバー４３０の下端部は、下部ヒートシンク５１０に部分的に挟まれることで締結固定され、上部ヒートシンク５２０とセルカバー４３０の上端カバー部４３１とが互いに向い合うように配置され得る。

そして、セルカバー４３０の内部でパウチ型バッテリーセル１１０の下方エッジ部Ｅ２と上方エッジ部Ｅ１にサーマルレジンＧ１、Ｇ２が各々備えられ得る。また、セルカバー４３０の外部で上端カバー部４３１と上部ヒートシンク５２０との間にもサーマルレジンＧ３が備えられ得る。

前記構成によると、図２５に「Ｈ１」で示したように、各セルアセンブリー４００で発生する熱がパウチ型バッテリーセル１１０の下方エッジ部Ｅ２－＞サーマルレジン（Ｇ１）－＞下部ヒートシンク５１０へ放熱されるだけでなく、図２５に「Ｈ２」で示したように、前記パウチ型バッテリーセル１１０の上方エッジ部Ｅ１－＞サーマルレジンＧ２－＞セルカバー４３０の上端カバー部４３１－＞サーマルレジンＧ３－＞上部ヒートシンク５２０へ放熱され得る。このように、本発明のバッテリーパックは、パウチ型バッテリーセル１１０の熱を下部ヒートシンク５１０と上部ヒートシンク５２０へ熱伝導させて冷却するデュアル冷却（ｄｕａｌ ｃｏｏｌｉｎｇ）が可能である。特に、本発明のバッテリーパックは、従来のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックと比較すると、パウチ型バッテリーセルの下方エッジ部Ｅ２が直接下部ヒートシンク５１０と対向し、セルカバー４３０が前記下部ヒートシンク５１０に取り付けられる構成を有するので、パウチ型バッテリーセルにおいてヒートシンクの間に（バッテリーモジュールのモジュールケースのような）熱接触抵抗要素が存在せず、熱伝導距離も短いため、冷却性能がさらに向上できる。

また、サーマルレジンＧ１、Ｇ２、Ｇ３によって、セルカバー４３０、前記セルカバー４３０の内部のパウチ型バッテリーセル１１０及びパックケース２０が相互に固定されるため、ボルト、リベットなどのような締結部品を使用しなくてもセルアセンブリー４００をパックケース２０に安定的に組立及び固定可能である。

図２６は、本発明の他の実施例によるバッテリーパックにおいてセルカバーの変形例を示した図であり、図２７は、本発明の他の実施例によるバッテリーパックにおいてパックトレイの変形例を示した図である。

図２６及び図２７は、本発明の他の実施例によるセルカバー６００とパックトレイ２１の構成を各々概略的に示した斜視図である。前述した実施例と説明が同一または類似な部分については詳細な説明を省略し、差異点を中心にして説明する。

変形例によるセルカバー６００は、前述した実施例と類似に、上端カバー部６３１、第１側面カバー部６３２、第２側面カバー部６３３、上部切欠６３５及び下部切欠６３６を含む。さらには、前記セルカバー６００は、図２６に示したように、前記第１側面カバー部６３２及び前記第２側面カバー部６３３の少なくとも一つの下端部に突出部６０１をさらに備える。前記突出部６０１は、セルカバー６００の下端部から相対的により長く下方へ延びた形態で設けられ得る。

前記突出部６０１は、複数個が備えられ得る。例えば、図２６に示したように、第１側面カバー部６３２及び／または第２側面カバー部６３３の下端には、セルカバー６００の長手方向に沿って、複数、例えば、６個の突出部６０１が備えられ得る。

このような形態のセルカバー６００が設けられた実施構成において、パックトレイ２１は、図２７に示したように、突出部６０１が挿入可能に構成された結合溝２１Ｂａが形成され得る。ここで、結合溝２１Ｂａは、突出部６０１に対応する位置及び形態で設けられ得る。例えば、図２７の実施構成を参照すると、セルカバー６００が取り付けられるパックトレイの底板２１Ｂには、セルカバー６００の突出部６０１に対応する位置及び形態で結合溝２１Ｂａが設けられ得る。さらに、一つの結合溝２１Ｂａには、一つ以上の突出部６０１が挿入され得る。例えば、図２５において「Ｋ１」で示された部分のような中央部分の結合溝２１Ｂａには、二つの突出部６０１が挿入され得る。一方、パックトレイ２１においてセルカバー６００の積層方向における最外側に位置した結合溝２１Ｂａには、一つの突出部６０１が挿入され得る。例えば、図２７の構成において、左右方向へ配列された複数の結合溝２１Ｂａのうち、最左側と最右側に位置する結合溝２１Ｂａには、各々一つの突出部６０１が挿入され得る。

本発明のこのような実施構成によれば、セルカバー６００とパックトレイ２１との結合性がさらに向上できる。これによって、バッテリーパックに印加される振動や衝撃、またはパウチ型バッテリーセル１１０にスウェリングが発生したような状況においても、セルカバー６００とその内部に収容されたパウチ型バッテリーセル１１０の積層状態が安定的に維持可能である。さらに、前記実施構成によれば、セルカバー６００の前後方向（Ｘ方向）への移動を防止できる。また、前記実施構成によれば、セルカバー６００の左右方向（Ｙ軸方向）への移動を防止し、第１側面カバー部６３２と第２側面カバー部６３３との間が開けることを効果的に防止可能である。

図２８は、本発明の他の実施例によるバッテリーパックにおいて、セルアセンブリー群の一端部の領域の下面視による図であり、図２９は、本発明の他の実施例によるバッテリーパックのガスベンティング構成を概略的に示した図である。

続いて、図２８及び図２９を参照して本発明の他の実施例によるバッテリーパックにおける熱的イベントの発生時、ガスまたは火炎／スパークなどのディレクショナルベンティング構成について説明する。

本実施例によるセルアセンブリー４００は、セルカバー４３０の内部にディレクショナルベンティング空間ＶＳを備える。ディレクショナルベンティング空間ＶＳは、セルカバー４３０の長手方向による一側または両側端部に備えられ得る。

パウチ型バッテリーセル１１０の場合、電極リード１１１が引き出される封止部、即ち、前方エッジ部Ｅ３または後方エッジ部Ｅ４は、収納部Ｒよりも相対的に厚さが非常に薄いため、前記前方エッジ部Ｅ３または前記後方エッジ部Ｅ４を囲んでいるセルカバーの前方部（後方部）に余剰空間が存在する。このようなセルカバー内部の余剰空間がディレクショナルベンティング空間ＶＳとして使用され得る。図２８に示したように、各セルアセンブリー４００のセルカバー４３０は、図面において「Ｄ１」で示したように、前記ディレクショナルベンティング空間ＶＳが残されるように前記外郭バスバーハウジング２０１に部分的に挟まれて結合し得る。この場合、前記ディレクショナルベンティング空間ＶＳは、一方向を除いて閉鎖された構造を有し得る。

一方、上述したように、本実施例によるセルアセンブリー４００は、パウチ型バッテリーセル１１０の冷却と固定のためにサーマルレジンＧ１、Ｇ２、Ｇ３が前記パウチ型バッテリーセルの上方エッジ部Ｅ１と下方エッジ部Ｅ２に塗布される。この際、図２８に示したように、特にセルカバー４３０の開放面側に適用されるサーマルレジンＧ１は、前記ディレクショナルベンティング空間ＶＳ直前まで適用される。即ち、本実施例によるセルアセンブリー４００は、パウチ型バッテリーセル１１０の収納部Ｒの上部及び／または下部のみにサーマルレジンＧ１、Ｇ２、Ｇ３が適用され、電極リード１１１が引き出される封止部であって前方エッジ部Ｅ３及び／または後方エッジ部Ｅ４の区域には、前記サーマルレジンＧ１が未適用された形態で構成される。

したがって、本実施例による前記ディレクショナルベンティング空間ＶＳは、その上方（Ｚ方向）がセルカバー４３０の上端カバー部４３１によって遮られており、その前後左右方向（±Ｘ、±Ｙ方向）は、外郭バスバーハウジング２０１、パウチ型バッテリーセル１１０の収納部Ｒ、セルカバー４３０の第１側面カバー部４３２及び第２側面カバー部４３３の少なくともいずれか一つによって遮られている。一方、前記ディレクショナルベンティング空間ＶＳの下方（－Ｚ方向）は、外部と連通し得る。

このような構成によれば、図２９のように、熱的イベントが発生してパウチ型バッテリーセル１１０からガスまたは火炎／スパーク（電極組立体から脱離した金属片など）などが噴出する場合、前記ガスまたは火炎／スパークなどの上方への移動をセルカバー４３０の上端カバー部４３１によって阻止できる。また、外郭バスバーハウジング２０１、セルカバー４３０の第１側面カバー部４３２及び第２側面カバー部４３３が、前記ガスまたは火炎／スパークなどの前後左右方向への移動を阻止できる。したがって、図２９のように、前記ガスまたは火炎／スパークの流れが前記ディレクショナルベンティング空間ＶＳから下方へ誘導される。

また、パックケース２０は、前記ディレクショナルベンティング空間ＶＳと連通するガス排気口２５を備え得る。例えば、前記ガス排気口２５は、パックトレイ２１において前記ディレクショナルベンティング空間ＶＳの鉛直下部と対応する底板２１Ｂに備えられ得る。そして、前記ガス排気口２５には、所定の圧力または熱によって破裂する破裂ディスク２７が取り付けられ得る。前記破裂ディスク２７は、ガスの圧力または一定の温度以上で焼損する材質であって、例えば、薄いアルミニウム膜構造体またはプラスチック樹脂構造体から構成され得る。参考までに、本実施例で前記ガス排気口２５がパックトレイ２１の底板２１Ｂを上下方向へ貫通するように構成されているが、本実施例とは異なり、前記ガス排気口２５は、パックトレイ２１の内部に備えられるチャンネルの形態で構成され、前記チャンネルがパックケース２０の一側開口（図示せず）までつながるように構成されることも可能である。

このようなセルアセンブリーのディレクショナルベンティング構造とパックケース構造によると、バッテリーパックに含まれた特定のセルアセンブリー４００でガスが発生する場合、当該セルアセンブリー４００のガスが隣接する他のセルアセンブリー４００へ伝播されず、当該セルアセンブリー４００が位置するパックトレイ２１の下方へ排出可能である。したがって、本発明によるバッテリーパックは、熱的イベントの発生状況でパウチ型バッテリーセル１１０の熱暴走の電波が抑制されるか、または大幅に遅延される効果を奏する。

以上、上述したように、本発明によると、一つ以上のパウチ型バッテリーセルと、さらに他の一つ以上のパウチ型バッテリーセルをブリッジバスバーユニットを用いて長手方向へ連結することで一体化したロングセルの形態で具現されたセルアセンブリーを提供できる。また、このようなセルアセンブリーを用いてパウチ型バッテリーセルをバッテリーパックのパックケースに直接組み立てることでバッテリーパックの空間活用率を極大化し、エネルギー容量を顕著に向上させることができる。

その外にも、本発明による一実施構成によると、バッテリーパックの冷却効率の向上、パウチ型バッテリーセルから排出されたガスや火炎などの排出方向の制御によってバッテリーパックの安全性を向上させることができる。

一方、本発明によるバッテリーパックは、自動車の動力エネルギー源として使用可能である。即ち、本発明による自動車（図示せず）は、前述した本発明によるバッテリーパック１を含み得る。ここで、本発明による自動車（図示せず）は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車のように電気を駆動源として使用する所定の自動車（図示せず）を含み得る。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の他に、自動車に含まれる他の多様な構成要素、例えば、車体やモーターなどをさらに含み得る。

なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、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。

１０ セルアセンブリー群
１０Ａ 第１セルアセンブリー群
１０Ｂ 第２セルアセンブリー群
１１ セルアセンブリー群
１１Ａ 第１セルアセンブリー群
１１Ｂ 第２セルアセンブリー群
２０ パックケース
２１ パックトレイ
２２ パックカバー
２３ 隔壁
２４ 第３クロスビーム
２５ ガス排気口
２７ 破裂ディスク
３０ 電圧センシングユニット
３１ センシングフレーム
３１ａ センシングホール
３２ センシング回路基板
４０ 第１クロスビーム
５０ 第２クロスビーム
６０ バッテリー制御システム
１００ セルアセンブリー
１１０ パウチ型バッテリーセル
１１０Ａ 第１パウチ型バッテリーセル
１１０Ｂ 第２パウチ型バッテリーセル
１１１ 電極リード
１１１Ａ 正極リード
１１１Ｂ 負極リード
１２０ ブリッジバスバーユニット
１２１ バスバーハウジング
１２１ａ 挿入口
１２１ｂ スロット
１２１ｃ 開口部
１２１ｄ 受け部
１２１ｅ 凹部
１２３ バスバー
１３０ セルカバー
１３１ 下端カバー部
１３２ 第１側面カバー部
１３３ 第２側面カバー部
１３５ 上部切欠
１３６ 下部切欠
２００ 前方バスバーユニット
２０１ 外郭バスバーハウジング
３００ 後方バスバーユニット
４００ セルアセンブリー
４３０ セルカバー
４３１ 上端カバー部
４３２ 第１側面カバー部
４３３ 第２側面カバー部
４３５ 上部切欠
４３６ 下部切欠
５１０ 下部ヒートシンク
５２０ 上部ヒートシンク
６００ セルカバー
６０１ 突出部
６３１ 上端カバー部
６３２ 第１側面カバー部
６３３ 第２側面カバー部
６３５ 上部切欠
６３６ 下部切欠

Claims (28)

1. 各々一つまたは積層された二つ以上のパウチ型バッテリーセルを備え、相互に一列に配列される複数のセルバンクと、
   前記複数のセルバンクの間に配置され、前記セルバンク同士を電気的に接続するブリッジバスバーユニットと、
   前記複数のセルバンクと前記ブリッジバスバーユニットからなるセルユニットを部分的に囲んで支持するセルカバーと、を含むことを特徴とする、セルアセンブリー。
2. 前記複数のセルバンクは、
   一つのセルバンクを形成する一つ以上の第１パウチ型バッテリーセルと、
   他の一つのセルバンクを形成し、前記第１パウチ型バッテリーセルの長手方向に沿って前記第１パウチ型バッテリーセルと一列に配置される他の一つ以上の第２パウチ型バッテリーセルと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のセルアセンブリー。
3. 前記セルカバーは、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルを立てられた状態で支持するように構成されたことを特徴とする、請求項２に記載のセルアセンブリー。
4. 前記セルカバーは、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの上部または下部が露出するように前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルを部分的に囲むことを特徴とする、請求項２または３に記載のセルアセンブリー。
5. 前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルは、電極組立体が収納された収納部及び前記収納部の周りにエッジ部を備え、
   前記セルカバーは、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの上方エッジ部と下方エッジ部のいずれか一つと、前記収納部と、を囲むように設けられたことを特徴とする、請求項２または３に記載のセルアセンブリー。
6. 前記セルカバーは、
   前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの下方エッジ部の下端を囲むように構成された下端カバー部と、
   前記下端カバー部の一端から上方へ延び、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの一側収納部の外側を囲む第１側面カバー部と、
   前記第１側面カバー部から離隔した位置で前記下端カバー部の他端から上方へ延び、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの他側収納部の外側を囲む第２側面カバー部と、を含むことを特徴とする、請求項５に記載のセルアセンブリー。
7. 前記セルカバーは、
   前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの上方エッジ部の上端を囲むように構成された上端カバー部と、
   前記上端カバー部の一端から下方へ延び、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの一側収納部の外側を囲む第１側面カバー部と、
   前記第１側面カバー部から離隔した位置で前記上端カバー部の他端から下方へ延び、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの他側収納部の外側を囲む第２側面カバー部と、を含むことを特徴とする、請求項５に記載のセルアセンブリー。
8. 前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルは、前記エッジ部として封止部と未封止部を含み、
   前記セルカバーは、前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルに対して前記封止部の少なくとも一部を囲み、前記未封止部は露出するように構成されたことを特徴とする、請求項５に記載のセルアセンブリー。
9. 前記セルカバーは、
   前記第１パウチ型バッテリーセル、前記ブリッジバスバーユニット及び第２パウチ型バッテリーセルの順に一列に配置された長さに対応する長さを有するように設けられ、
   前記ブリッジバスバーユニットが位置する中央領域の上部及び下部の少なくともいずれか一つに内側方向へ部分的に凹んだ切欠部を備えることを特徴とする、請求項２または３に記載のセルアセンブリー。
10. 前記第１パウチ型バッテリーセル及び第２パウチ型バッテリーセルは、電極リードが両方向へ突出した両方向パウチ型バッテリーセルであることを特徴とする、請求項２または３に記載のセルアセンブリー。
11. 前記第１パウチ型バッテリーセルは、第１極性の電極リードが前記ブリッジバスバーユニットに接続し、
    前記第２パウチ型バッテリーセルは、第２極性の電極リードが前記ブリッジバスバーユニットに接続していることを特徴とする、請求項２または３に記載のセルアセンブリー。
12. 前記ブリッジバスバーユニットは、
    電気絶縁素材であり、中空の管状で設けられたバスバーハウジングと、
    前記バスバーハウジングの内部に一部が挿入され、伝導性素材で設けられたバスバーと、を含み、
    前記第１パウチ型バッテリーセルの電極リードと前記第２パウチ型バッテリーセルの電極リードが、前記バスバーハウジングの内部で各々前記バスバーの一面と他面に固定されるように接触していることを特徴とする、請求項２または３に記載のセルアセンブリー。
13. 前記バスバーハウジングは、
    一側面部とその反対側の側面部に各々前記第１パウチ型バッテリーセルまたは第２パウチ型バッテリーセルの電極リードを挿入するように設けられた一つ以上のスロットと、
    上面部に、前記バスバーを上下方向へ挿入できるように設けられた挿入口と、を備えることを特徴とする、請求項１２に記載のセルアセンブリー。
14. 前記バスバーハウジングは、
    前記スロットが設けられていない側面部に、溶接のための開口部を備えることを特徴とする、請求項１３に記載のセルアセンブリー。
15. 前記バスバーは、折り曲げられた上端部を備え、前記折り曲げられた上端部が前記挿入口の外側に露出するように構成されたことを特徴とする、請求項１３に記載のセルアセンブリー。
16. 前記バスバーハウジングは、その上面部が前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルの上端よりも低い高さに位置するように設けられたことを特徴とする、請求項１２に記載のセルアセンブリー。
17. 各々第１方向へ積層された請求項１に記載の複数のセルアセンブリーから構成されたセルアセンブリー群と、
    前記セルアセンブリー群が載置されるパックトレイと、前記パックトレイと相互に結合して前記セルアセンブリー群をカバーするパックカバーと、を備えるパックケースと、
    前記第１方向へ延び、前記セルアセンブリー群の上部に配置され、各前記セルアセンブリー群の前記ブリッジバスバーユニットに備えられるバスバーと電気的に接続される電圧センシングユニットと、を含むことを特徴とする、バッテリーパック。
18. 前記セルアセンブリー群は、前記パックトレイの上面に接着されて据え付けられたことを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリーパック。
19. 前記電圧センシングユニットは、
    絶縁素材であり、前記ブリッジバスバーユニットの上部に配置され、
    各前記ブリッジバスバーユニットが位置する領域毎に穿孔されて形成されたセンシングホールを備えるセンシングフレームと、
    前記センシングフレームの上部に配置されるセンシング回路基板と、を含み、
    前記センシング回路基板に備えられるセンシング端子は、各々前記センシングホールを通過して前記ブリッジバスバーユニットに備えられるバスバーと電気的に接続されたことを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリーパック。
20. 前記セルアセンブリー群は、第１セルアセンブリー群及び第２セルアセンブリー群を含み、
    前記第１セルアセンブリー群と前記第２セルアセンブリー群との間に前記第１方向と交差する第２方向へ延び、前記パックトレイに固定結合する第１クロスビームを含むことを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリーパック。
21. 前記電圧センシングユニットの上部に位置し、前記第１方向へ延び、前記パックトレイに固定結合する第２クロスビームを含むことを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリーパック。
22. 前記パックケースは、ヒートシンクを備え、
    前記第１パウチ型バッテリーセル及び前記第２パウチ型バッテリーセルと前記ヒートシンクとの間にサーマルレジンが備えられたことを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリーパック。
23. 前記ヒートシンクは、前記セルカバーの上部及び下部に各々配置される上部ヒートシンク及び下部ヒートシンクを含むことを特徴とする、請求項２２に記載のバッテリーパック。
24. 前記セルカバーは、少なくとも一側端部が前記パックケースに挟まれて結合するように構成されたことを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリーパック。
25. 前記セルアセンブリーは、
    長手方向における少なくとも一端部から前記セルカバーの上部または下部へガスが移動可能なディレクショナルベンティング空間が前記セルカバーの内部に備えられていることを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリーパック。
26. 前記パックケースは、前記ディレクショナルベンティング空間と連通するガス排気口を備えることを特徴とする、請求項２５に記載のバッテリーパック。
27. 所定の圧力または熱によって破裂する破裂ディスクが前記ガス排気口に取り付けられたことを特徴とする、請求項２６に記載のバッテリーパック。
28. 請求項１７に記載のバッテリーパックを含む、自動車。

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