JP2024509155A - バッテリーパック及びこれを含む自動車 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、少なくとも１つのバッテリーセルを含む少なくとも１つのバッテリーモジュール、少なくとも１つのバッテリーモジュールを支持するケーストレイ、ケーストレイと結合されるトレイカバー及びケーストレイと前記トレイカバーを接続し、少なくとも３点でケーストレイを支持する少なくとも１つのブッシュガスケット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これを含む自動車に関する。
本出願は、２０２１年１１月２２日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１６１７６０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。

製品群による易適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的な特性を有する二次電池は、携帯型機器のみならず、電気的駆動源によって駆動される電気車両（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド電気車両（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に応用されている。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時的な長所のみならず、エネルギーの使用に伴う副産物が全く生じないという長所をも併せ持つことから、環境へのやさしさ及びエネルギー効率性の向上のための新たなエネルギー源として注目を浴びている。

現在広く用いら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挙げられる。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、これよりもさらに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したりもする。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に応じて、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したりもする。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数は、求められる出力電圧及び／又は充放電容量に応じて種々に設定され得る。

一方、複数のバッテリーセルを直列及び／又は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１つのバッテリーセルを含む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１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を構成する方法が一般的である。

従来のバッテリーラックは、一般に、少なくとも１つのバッテリーセルを含む少なくとも１つのバッテリーモジュールと、少なくとも１つのバッテリーモジュールを支持するケーストレイと、ケーストレイと結合されるトレイカバーと、を含んで構成される。

一方、従来のバッテリーパックの場合、水密構造の実現のために、シールガスケットがケーストレイ及びトレイカバーと一緒に組み立てられる。従来のバッテリーパックの場合、このようなシールガスケットの組み立てのために、ケーストレイやトレイカバーなどにシールガスケットの載置のためのフランジや溝などの別途のガスケット載置構造をさらに形成することになる。

しかしながら、従来、このような別途のガスケット載置構造は、バッテリーパック構造内において相当の空間や体積を占めて、全体のバッテリーパックのサイズを増大させてバッテリーパックのエネルギー密度を低下させるという問題がある。

併せて、従来、別途のガスケット載置構造の場合、このような別途のさらなる構造の形成のためのケーストレイやトレイカバーのさらなる成形工程などによる製造コストの高騰を引き起こしてコスト競争力を低下させるという問題もある。

したがって、本発明の目的は、エネルギー密度を高めながら、シール性能を確保することのできるバッテリーパック及びこれを含む自動車を提供することにある

また、本発明の他の目的は、コスト競争力を確保することのできるバッテリーパック及びこれを含む自動車を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つのバッテリーセルを含む少なくとも１つのバッテリーモジュールと、前記少なくとも１つのバッテリーモジュールを支持するケーストレイと、前記ケーストレイと結合されるトレイカバーと、前記ケーストレイと前記トレイカバーとを接続し、少なくとも３点で前記ケーストレイを支持する少なくとも１つのブッシュガスケットと、を含むことを特徴とするバッテリーパックを提供する。

前記ブッシュガスケットは、前記ケーストレイを支持するためのガスケット部材と、前記ガスケット部材に嵌入されるブッシュ部材と、前記ガスケット部材の一方の側に配置されるボルト締め部材と、前記ボルト締め部材と締結され、前記ガスケット部材の他方の側において前記ブッシュ部材に貫通するナット部材と、を含み得る。

前記ガスケット部材は、前記ブッシュ部材が嵌入されるブッシュ部材嵌入孔が配備されるガスケットボディと、前記ガスケットボディに配備される少なくとも１本のガイドピンと、を含み得る。

前記少なくとも１本のガイドピンは、前記ガスケットボディの他方の側から所定の長さで突設され得る。

前記ガイドピンは、一対で配備され、前記一対のガイドピンは、前記ブッシュ部材嵌入孔を挟んで配置され得る。

前記ガスケット部材は、前記ガスケットボディに配備され、前記ブッシュ部材嵌入孔の周りに沿って配備されるガスケットビードを含み得る。

前記ブッシュ部材は、前記ブッシュ部材嵌入孔に嵌入されるブッシュボディと、前記ブッシュボディに形成され、前記ナット部材を通過させるブッシュ開口と、を含み得る。

前記トレイカバーには、前記ナット部材が貫通するナット部材嵌入孔が配備され得る。

前記ブッシュガスケットは、複数で配備され、前記複数のブッシュガスケットは、互いに所定の距離だけ離れて配置され得る。

また、本発明は、前述した実施形態によるバッテリーパックを少なくとも１つ含むことを特徴とする自動車を提供する。

以上述べたような様々な実施形態により、エネルギー密度を高めながらシール性能を確保することのできるバッテリーパック及びこれを含む自動車を提供することができる。

また、以上述べたような様々な実施形態により、コスト競争力を確保することのできるバッテリーパック及びこ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、発明の内容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のためのものであるため、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るものではない。

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ブッシュガスケットの分解斜視図である。 図２のブッシュガスケットの正面図である。 図２のブッシュガスケットの背面図である。 図１のバッテリーパックのブッシュガスケットの組み立て工程を説明するための図である。 図１のバッテリーパックのブッシュガスケットの組み立て工程を説明するための図である。 図１のバッテリーパックのブッシュガスケットの組み立て工程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。

本発明は、添付図面と結び付けて行われる本発明の好適な実施形態についての詳細な説明からより一層明らかになる筈である。ここで説明される実施形態は、発明の理解への一助となるために例示的に示したものであり、本発明は、ここで説明される実施形態とは異なるように種々に変形されて実施可能であるということが理解されなければならない。なお、発明の理解への一助となるために、添付図面は実際の縮尺の通りに示されたものではなく、一部の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る。

図１を参照すると、バッテリーパック１は、エネルギー源であって、電気自動車またはハイブリッド電気自動車などの自動車等に備え付けられ得る。このような前記バッテリーパック１は、前記自動車の車体に装着されてもよいし、前記自動車の車体の下部に装着されてもよい。

このような前記バッテリーパック１は、バッテリーモジュール１０と、ケーストレイ２０と、トレイカバー３０と、ブッシュガスケット５０と、を含み得る。

前記バッテリーモジュール１０は、少なくとも１つまたはそれ以上の複数で配備され得る。このような前記バッテリーモジュール１０は、バッテリーセル１５を含み得る。

前記バッテリーセル１５は、少なくとも１つまたはそれ以上で配備され得る。このような前記バッテリーセル１５は、二次電池であって、パウチ型二次電池、角型二次電池または縁筒型二次電池として配備され得る。以下、この実施形態において、前記バッテリーセル１５は、パウチ型二次電池として配備されることに限定して説明する。

前記ケーストレイ２０は、前記少なくとも１つのバッテリーモジュール１０を支持し、前記バッテリーパック１をエネルギー源とする機械や機構物などに装着され得る。一例として、前記ケーストレイ２０は、電気自動車などの自動車に装着され得る。

このような前記ケーストレイ２０には、ナット部材締結孔２５（図５から図７参照）及びガイドピン差込孔２７（図５から図７参照）が配備され得る。

前記ナット部材締結孔２５は、少なくとも１本またはそれ以上の複数本で配備され得る。このような前記ナット部材締結孔２５には、後述するブッシュガスケット５０のナット部材４００が貫通し得るか、あるいは、貫通締結され得る。

このような前記ナット部材締結孔２５は、前記ケーストレイ２０の周縁部の近くに配備され得る。これに限定されるものではなく、前記ナット部材締結孔２５は、後述するブッシュガスケット５０の締結のために前記ケーストレイ２０の周縁部の近く以外のその他の部分に形成されることも可能であり得る。

前記ガイドピン差込孔２７は、前記ナット部材締結孔２５を挟んで対向配置されるように少なくとも１本またはそれ以上の複数本で配備され得る。このような前記ガイドピン差込孔２７には、後述するブッシュガスケット５０のガイドピン１３０が貫通するように差し込まれ得る。

前記トレイカバー３０は、前記ケーストレイ２０と結合され、前記ケーストレイ２０の強度を補強し得る。このような前記トレイカバー３０は、前記ケーストレイ２０の上側の周縁部に装着され得る。これに限定されるものではなく、前記トレイカバー３０は、前記ケーストレイ２０の上側を覆う形状に配備されて前記ケーストレイ２０に結合されることも可能であるということはいうまでもない。

このような前記トレイカバー３０には、ナット部材締結孔３５（図５から図７参照）が配備され得る。

前記ナット部材締結孔３５は、少なくとも１本またはそれ以上の複数本で配備され得る。前記ナット部材締結孔３５には、後述するブッシュガスケット５０のナット部材４００が貫通し得るか、あるいは、貫通締結され得る。

前記ナット部材締結孔３５は、前記トレイカバー３０の周縁部の近くに配備され得る。このような前記ナット部材締結孔３５は、前記ケーストレイ２０のナット部材締結孔２５に対向する位置に形成され得る。一方、前記ナット部材締結孔３５は、後述するブッシュガスケット５０の締結のために、前記トレイカバー３０の周縁部の近く以外のその他の部分に形成されることも可能であり得る。

前記ブッシュガスケット５０は、水密構造の実現のためのものであって、前記ケーストレイ２０と前記トレイカバー３０とを接続し、少なくとも３点で前記ケーストレイ２０を支持し得る。

このような前記ブッシュガスケット５０は、このような３点支持構造を通じて、前記ケーストレイ２０及び前記トレイカバー３０と一緒に前記バッテリーモジュール１０をより一層安定的に支持することができる。

前記ブッシュガスケット５０は、複数で配備され得る。前記複数のブッシュガスケット５０は、前記ケーストレイ２０と前記トレイカバー３０との接続に際して、互いに所定の距離だけ離れて配置され得る。

以下では、このような本実施形態による前記ブッシュガスケット５０についてさらに詳しく述べる。

図２は、図１のバッテリーパックのブッシュガスケットの分解斜視図であり、図３は、図２のブッシュガスケットの正面図であり、図４は、図２のブッシュガスケットの背面図である。

図２から図４を参照すると、前記ブッシュガスケット５０は、ガスケット部材１００と、ブッシュ部材２００と、ボルト締め部材３００（図５から図７参照）と、ナット部材４００（図５から図７参照）と、を含み得る。

前記ガスケット部材１００は、前記ケーストレイ２０を支持し得る。

このような前記ガスケット部材１００は、ガスケットボディ１１０と、ガイドピン１３０と、ガスケットビード１５０と、を含み得る。

前記ガスケットボディ１１０には、後述するブッシュ部材２００が嵌入されるブッシュ部材嵌入孔１１５が配備され得る。前記ブッシュ部材嵌入孔１１５は、前記ガスケットボディ１１０の中央に設けられ得る。

前記ガイドピン１３０は、少なくとも１本またはそれ以上の複数本で配備され、前記ガスケットボディ１１０に配備され得る。具体的には、前記ガイドピン１３０は、一対で配備され得る。前記一対のガイドピン１３０は、前記ブッシュ部材嵌入孔１１５を挟んで互いに対向配置され得る。

このような前記一対のガイドピン１３０は、前記ガスケットボディ１１０の他方の側から所定の長さで突設され得る。ここで、前記一対のガイドピン１３０は、前記ガスケットボディ１１０から一体に形成されてもよいし、別途に前記ガスケットボディ１１０に装着されてもよい。

前記一対のガイドピン１３０は、後述するボルト締め部材３００及びナット部材４００間の締結結合構造とともに３点支持構造を形成し得る。これにより、この実施形態においては、前記ブッシュガスケット５０の結合に際して３点支持構造を形成して、前記バッテリーモジュール１０の支持をより一層安定的にガイドすることができる。

前記ガスケットビード１５０は、前記ブッシュガスケット５０のシール性能をさらに向上させるためのものであり、前記ガスケットボディ１１０に配備され、前記ブッシュ部材嵌入孔１１５の周りに沿って配備され得る。

このような前記ガスケットビード１５０は、後述するボルト締め部材３００とナット部材４００との結合に際して弾性変形されながら、前記ケーストレイ２０と前記トレイカバー３０にさらに密着し得る。すなわち、前記ガスケットビード１５０は、後述するボルト締め部材３００とナット部材４００との結合に際して、前記ケーストレイ２０と前記トレイカバー３０の両側において面圧を形成するように押し付けられながら、前記ケーストレイ２０と前記トレイカバー３０にさらに密着し得る。

前記ブッシュ部材２００は、後述するボルト締め部材３００とナット部材４００との締結をガイドするためのものであって、前記ガスケット部材１００に嵌入され得る。

このような前記ブッシュ部材２００は、ブッシュボディ２１０と、ブッシュ開口２３０と、を含み得る。

前記ブッシュボディ２１０は、概ね円筒状のリング状であって、前記ブッシュ部材嵌入孔１１５に嵌入され得る。このような前記ブッシュボディ２１０は、金属材質から作製され得る。一方、前記ブッシュボディ２１０は、絶縁材質から作製されることも可能であり得る。

前記ブッシュ開口２３０は、前記ブッシュボディ２１０の中央に形成され、後述するナット部材４００を通過させ得る。ここで、前記ブッシュ開口２３０は、後述するナット部材４００を貫通させ得るか、あるいは、後述するナット部材４００を貫通締結させ得る。

前記ボルト締め部材３００は、前記ガスケット部材１００の一方の側に配置され、後述するナット部材４００と締結され得る。このような前記ボルト締め部材３００と後述するナット部材４００との締結を通じて、前記ガスケット部材１００は、前記ケーストレイ２０及び前記トレイカバー３０に固定することが可能になる。

前記ナット部材４００は、前記ボルト締め部材３００と締結され、前記ガスケット部材１００の他方の側において前記ブッシュ部材２００に貫通し得るか、あるいは、貫通締結され得る。具体的には、前記ナット部材４００は、前記ガスケット部材１００の前記ガスケットボディ１１０内に配置されるブッシュ開口２３０に貫通し得るか、あるいは、貫通締結され得る。

以下では、このようなこの実施形態による前記ブッシュガスケット５０の組み立て工程についてさらに詳しく述べる。

図５から図７は、図１のバッテリーパックのブッシュガスケットの組み立て工程を説明するための図である。

図５から図７を参照すると、前記バッテリーパック１の製造工程に際して、作業者らは、前記バッテリーモジュール１０を前記ケーストレイ２０内に載置した後、前記ケーストレイ２０と前記トレイカバー３０とを結合し得る。ここで、前記ブッシュガスケット５０は、前記ケーストレイ２０と前記トレイカバー３０との間に配置されながら、前記バッテリーパック１の水密構造を一緒に実現し得る。

具体的には、前記作業者らは、前記ブッシュガスケット５０の前記ナット部材４００を前記ケーストレイ２０の前記ナット部材締結孔２５及び前記トレイカバー３０の前記ナット部材締結孔３５に貫通させ得るか、あるいは、貫通締結させ得る。

併せて、前記作業者らは、前記ブッシュガスケット５０の前記ガスケット部材１００を前記ケーストレイ２０と前記トレイカバー３０との間に載置し得る。ここで、前記作業者らは、前記ガスケット部材１００の前記ガイドピン１３０を前記ケーストレイ２０のガイドピン差込孔２７に差し込み得る。

このような前記ガイドピン１３０を差し込むことで、前記ボルト締め部材３００と前記ナット部材４００との結合に際して、ケーストレイ２０のポジショニングをガイドして、前記結合に際して引き起こされ得るケーストレイ２０または前記トレイカバー３０の位置の離脱や相互間の位置ずれなどを防ぐことができる。

次いで、前記作業者らは、前記ボルト締め部材３００を前記ブッシュガスケット５０のブッシュ部材２００のブッシュ開口２３０内に配置されるナット部材４００と締結し得る。ここで、前記ブッシュ部材２００の前記ブッシュボディ２１０は、前記ボルト締め部材３００と前記ナット部材４００との結合に際して、前記ボルト締め部材３００と前記ナット部材４００の遊動などを防いで、前記ボルト締め部材３００と前記ナット部材４００との相互間のより一層安定的な締結結合をガイドすることができる。

この実施形態においては、このようなブッシュガスケット５０を介して、従来のようなフランジや溝などの別途のガスケット載置構造なしにさらに簡単なボルトナット組み立て構造を実現して、前記バッテリーパック１のシール性能を効果的に確保することができる。

これにより、この実施形態においては、別途のさらなるガスケット載置構造を省略することにより、前記バッテリーパック１のよりスリムな構造を実現しながら、前記バッテリーパック１のエネルギー密度を格段に高めることができる。

併せて、この実施形態においては、別途のさらなるガスケット載置構造を省略することにより、前記バッテリーパック１の組み立て工程を簡素化することができ、前記バッテリーパック１の製造コストも格段に節減することができる。

したがって、この実施形態においては、前記ブッシュガスケット５０を通じて前記バッテリーパック１の組み立て効率を格段に向上させながら、製造コストを下げてコスト競争力を確保することができる。

図８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８を参照すると、前記バッテリーパック１は、自動車の燃料源であって、自動車Ｖに備え付けられ得る。一例として、前記バッテリーパック１は、電気自動車、ハイブリッド自動車、トラックやバスなどの商用車及びその他のバッテリーパック１を原料源として利用可能なその他の異なる方式により自動車Ｖに備え付けられ得る。

また、前記バッテリーパック１は、前記自動車Ｖの他にも、二次電池を用いるエネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などその他の装置や機構及び設備などにも備え付けられることも可能であるということはいうまでもない。

このように、この実施形態による前記バッテリーパック１と前記自動車Ｖなどの前記バッテリーパック１を備える装置や機構及び設備は、前述した前記バッテリーモジュール１０を含むので、前述したバッテリーモジュール１０による長所をいずれも有するバッテリーパック１及びこのようなバッテリーパック１を備える自動車Ｖなどの装置や機構及び設備などを実現することができる。

以上述べたような様々な実施形態により、エネルギー密度を高めながら、シール性能を確保することのできるバッテリーパック１及びこれを含む自動車Ｖを提供することができる。

また、以上述べたような様々な実施形態により、コスト競争力を確保することのできるバッテリーパック１及びこれを含む自動車Ｖを提供することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について図示及び説明したが、本発明は、上述した特定の実施形態に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨から逸脱することなく、当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により種々の変形実施が可能であるということはいうまでもなく、これらの実施形態は、本発明の技術的思想や見通しから個別的に理解されてはならない筈である。

１ バッテリーパック
１０ バッテリーモジュール
２０ ケーストレイ
３０ トレイカバー
５０ ブッシュガスケット

Claims (10)

1. 少なくとも１つのバッテリーセルを含む少なくとも１つのバッテリーモジュールと、
   前記少なくとも１つのバッテリーモジュールを支持するケーストレイと、
   前記ケーストレイと結合されるトレイカバーと、
   前記ケーストレイと前記トレイカバーとを接続し、少なくとも３点で前記ケーストレイを支持する少なくとも１つのブッシュガスケットと、
   を含む、バッテリーパック。
2. 前記ブッシュガスケットは、
   前記ケーストレイを支持するためのガスケット部材と、
   前記ガスケット部材に嵌入されるブッシュ部材と、
   前記ガスケット部材の一方の側に配置されるボルト締め部材と、
   前記ボルト締め部材と締結され、前記ガスケット部材の他方の側において前記ブッシュ部材に貫通するナット部材と、
   を含む、請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 前記ガスケット部材は、
   前記ブッシュ部材が嵌入されるブッシュ部材嵌入孔が配備されているガスケットボディと、
   前記ガスケットボディに配備される少なくとも１本のガイドピンと、
   を含む、請求項２に記載のバッテリーパック。
4. 前記少なくとも１本のガイドピンは、前記ガスケットボディの他方の側から所定の長さで突設されている、請求項３に記載のバッテリーパック。
5. 前記ガイドピンは、一対で配備され、
   前記一対のガイドピンは、前記ブッシュ部材嵌入孔を挟んで配置されている、請求項３または４に記載のバッテリーパック。
6. 前記ガスケット部材は、
   前記ガスケットボディに配備され、前記ブッシュ部材嵌入孔の周りに沿って配備されるガスケットビードを含む、請求項３に記載のバッテリーパック。
7. 前記ブッシュ部材は、
   前記ブッシュ部材嵌入孔に嵌入されるブッシュボディと、
   前記ブッシュボディに形成され、前記ナット部材を通過させるブッシュ開口と、
   を含む、請求項３に記載のバッテリーパック。
8. 前記トレイカバーには、前記ナット部材が貫通するナット部材嵌入孔が配備される、請求項２に記載のバッテリーパック。
9. 前記ブッシュガスケットは、複数で配備され、
   前記複数のブッシュガスケットは、互いに所定の距離だけ離れて配置される、請求項１に記載のバッテリーパック。
10. 請求項１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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