JP2024521558A - バッテリーモジュールおよびそれを含むバッテリーパック - Google Patents

Abstract

本発明に係るバッテリーモジュールは、長手方向両端にリードが形成された電池セルが長手方向に２個以上一列に配列されて長手方向単位セルを形成し、上記長手方向単位セルが上記電池セルの厚さ方向に２列以上積層されてからなる電池セル組立体と、上記電池セル組立体が収容されるモジュールケースと、を含み、上記モジュールケースは、上記電池セルの厚さ方向に垂直に配列され、上記電池セル組立体の両側面を覆い、互いに対向する一側面板と他側面板とを備え、上記一側面板に結合突出部が形成され、上記他側面板に上記結合突出部が嵌められ得る形状の結合凹部が形成されることを特徴とする。

Description

本発明はバッテリーモジュールに関するものである。

より詳細には、拡張性があるように構成したバッテリーモジュールにおいて、バッテリーモジュールを組立するときの組立変形を防ぎ得る構造を有し、モジュール内のガスを排出し得るバッテリーモジュールに関するものである。

また、本発明は、上記バッテリーモジュールで構成されたバッテリーモジュール積層体および上記バッテリーモジュール積層体を含むバッテリーパックに関するものである。

本出願は、２０２１年１１月１２日付の韓国特許出願第１０－２０２１－０１５５９０１号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の書類に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。

近年、充放電が可能な二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広く使用されている。また、二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車、ディーゼル車などに起因する大気汚染などを解決するための対策として提示されている電気自動車、ハイブリッド電気自動車などのエネルギー源としても注目されている。したがって、二次電池を使用するアプリケーションの種類は二次電池の長所により非常に多様化しており、今後は今より多くの分野と製品に二次電池が適用されると予想される。

また、エネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ）および電気自動車などの動力源として、電気的に直列または並列に連結された多数の二次電池を内部に収容したバッテリーモジュールおよび上記バッテリーモジュールで構成されたバッテリーパックに対する需要が増加している。

このようなバッテリーモジュールやバッテリーパックは、複数の二次電池を外部衝撃から保護したり収納保管したりするために、金属材質の外部ハウジングを備えている。

図１は、本出願人が提案した拡張性を有するバッテリーモジュール１を積層したときの状態を示す斜視図および側面図である。

本出願人は、電池セルを長手方向に２個以上一列に配列して長手方向単位セルを形成し、この長手方向単位セルを電池セルの厚さ方向に２列以上積層して電池セル組立体を構成した。また、このような電池セル組立体の形態に応じて、長手方向に長く延長されて上記電池セル組立体を囲む形態でモジュールケースを製造する。図１のモジュールケース内には、上記電池セル組立体が収容されている。上記のような形態で電池セル組立体を構成すると、モジュールケース内に収容される電池セル組立体の電池セルの長手方向の個数および列の個数を調整し得るので、設計自由度が向上される。また、上記電池セル組立体を従来のように、数十個で積層せずに例えば長手方向に２～４個程度、電池セルの厚さ方向に２～６列程度積層することなどにより、電池セル組立体をよりコンパクトに構成し得る。また、このような少数の電池セルで構成された電池セル組立体をそれぞれ別個のモジュールケースに収容し、このようなモジュールケースを含むバッテリーモジュールを電池セルの長手方向または厚さ方向に、まるでレゴブロックのように積層すれば、バッテリーモジュールが設置される空間あるいはバッテリーパックの設置空間を考慮して自由にバッテリーパックを構成し得る。このように、本出願人が提案したバッテリーモジュールは、積層（設計）方式に応じて、いくらでも多様な形態のバッテリーパックを製造し得るので、拡張性があるバッテリーモジュールと称され得る。

しかしながら、このような拡張性を有するバッテリーモジュール１を組立および積層する場合には、次のような問題がある。

第１に、バッテリーモジュール１を積層してバッテリーパック内に収納して使用する場合に、使用条件においてバッテリーモジュール内の電池セルが充放電を経てスウェリングされることにより組立変形が発生する。電池セル組立体内の複数の電池セルがスウェリングされると、モジュールケースもそれによる応力を受ける。これにより、図１の下の図面のように、拡張性バッテリーモジュールの組立形態が変形する。組立形態が変形になると、各バッテリーモジュール１を連結するセンシングケーブルやセンシング端子などの電気的連結部材も変形し、ＢＭＳや他の外部デバイスへの電気伝達時に接触不良が発生し得、ひどい場合には断線が発生して電気接続が切れることもあり得る。

第２に、バッテリーモジュール１内でガスが発生する場合に、過熱によって発火する危険がある。もちろん、上記バッテリーモジュール１からなるバッテリーパックの場合には、比較的少ない数の電池セルをそれぞれのバッテリーモジュールケースに収容しているので、隣接するバッテリーモジュール１へと熱が伝播されやすくないという長所を有している。しかしながら、ガスを排出し得ない通路があると、図１のようにスウェリングによる応力を強く受けることになり、発火の危険性を完全に除去することができない。

したがって、拡張性があるように構成したバッテリーモジュールおよびそれを含むバッテリーパックにおいて、スウェリングによる組立形態の変形を防止しながらもモジュール内部のガスを効率的に排出して火炎の伝播を阻止することができるバッテリーモジュール関連技術の開発が要望される。

韓国登録特許第１０－２２５９４１６号公報

本発明は、上記のような問題点を解決するために作られたものであって、拡張性があるように構成したバッテリーモジュールの組立変形を防止し得る構造の拡張性バッテリーモジュールを提供することを目的とする。

また、バッテリーモジュール内のガスを効果的に排出し得るバッテリーモジュールを提供することを別の目的とする。

また、本発明は、上記バッテリーモジュールが積層されたバッテリーモジュール積層体およびそれを含むバッテリーパックを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係るバッテリーモジュールは、長手方向両端にリードが形成された電池セルが長手方向に２個以上一列に配列されて長手方向単位セルを形成し、上記長手方向単位セルが上記電池セルの厚さ方向に２列以上積層されてからなる電池セル組立体と、上記電池セル組立体が収容されるモジュールケースと、を含み、上記モジュールケースは、上記電池セルの厚さ方向に垂直に配列され、上記電池セル組立体の両側面を覆い、互いに対向する一側面板と他側面板とを備え、上記一側面板に結合突出部が形成され、上記他側面板に上記結合突出部が嵌められ得る形状の結合凹部が形成されることを特徴とする。

一例として、上記結合突出部および結合凹部は、上記一側面板および他側面板の長手方向に沿って並んで対応される位置に同じ個数でそれぞれ複数個が形成され得る。

具体的には、上記結合突出部および結合凹部は、上記一側面板および他側面板の前端部、中間部および後端部にそれぞれ形成され得る。

具体例として、上記結合突出部および結合凹部は、上記一側面板および他側面板の上部および下部に対でそれぞれ形成され得る。

他の例として、上記結合突出部および結合凹部のうち１つに外部と連通するベンティングホールが形成され得る。

本発明の他の側面として、バッテリーモジュール積層体は、上記バッテリーモジュールが電池セルの厚さ方向に複数個が積層され、１つのバッテリーモジュールの一側面板に形成された結合突出部が、隣接するバッテリーモジュールの他側面板の結合凹部に嵌められて上記バッテリーモジュールが結合される構造を有する。

一例として、上記結合突出部および結合凹部は、上記バッテリーモジュールの一側面板および他側面板の長手方向に沿って並んで対応される位置に同じ個数でそれぞれ複数個が形成され、１つのバッテリーモジュールの一側面板に形成された結合突出部が、隣接するバッテリーモジュールの対応される位置の他側面板の結合凹部に嵌められて上記バッテリーモジュールが結合され得る。

具体例として、上記結合突出部および結合凹部は、上記一側面板および他側面板の前端部、中間部および後端部にそれぞれ形成され、１つのバッテリーモジュールの一側面板に形成された結合突出部が、隣接するバッテリーモジュールの対応される位置の他側面板の結合凹部に嵌められて上記バッテリーモジュールが結合され得る。

より具体的な例として、上記結合突出部および結合凹部は、上記一側面板および他側面板の上部および下部に対でそれぞれ形成され、１つのバッテリーモジュールの一側面板に形成された結合突出部が、隣接するバッテリーモジュールの対応される位置の他側面板の結合凹部に嵌められて上記バッテリーモジュールが結合され得る。

他の例として、上記１つのバッテリーモジュールの一側面板に形成された結合突出部が、隣接するバッテリーモジュールの他側面板の結合凹部に所定のギャップを置いて嵌められて結合され得る。

別の例として、上記結合突出部および結合凹部のうち１つに外部と連通するベンティングホールが形成され、１つのバッテリーモジュールの一側面板に形成された結合突出部が、隣接するバッテリーモジュールの他側面板の結合凹部に結合されたときに、上記ベンティングホールが上記所定のギャップと連通され得る。

本発明は、また、上記バッテリーモジュール積層体を含むバッテリーパックを提供する。

本発明により、拡張性があるように構成したバッテリーモジュールを積層して組立しても、スウェリングによる変形を効果的に防止することができる。

また、モジュールケースのベンティングホールを介してバッテリーモジュール内のガスを効果的に排出して安全性を向上させることができる。

本出願人が提案した拡張性を有するバッテリーモジュールを積層したときの状態を示す斜視図および側面図である。 本出願人が提案した拡張性を有するバッテリーモジュールの分解斜視図である。 図２のバッテリーモジュールの構成要素である電池セル組立体の結合関係を示した平面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの外観斜視図である。 図４のバッテリーモジュールの端部構造を示した斜視図である。 図４のバッテリーモジュールの中間部分の構造を示した斜視図である。 図４のバッテリーモジュールが結合された状態を示す正面図である。 本発明の一実施形態のバッテリーモジュール積層体を示す概略図である。 本発明の他の実施形態のバッテリーモジュール積層体を示す概略図である。 本発明の別の実施形態に係るバッテリーモジュールのモジュールケースを示す概略図である。 本発明の別の実施形態に係るバッテリーモジュール積層体の要部側断面図である。 本発明のバッテリーモジュールで構成されたバッテリーモジュール積層体を含むバッテリーパックの概略図である。

以下、本発明について詳細に説明する。その前に、本明細書および特許請求の範囲に使用される用語や単語は、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、発明者が彼自身の発明を最善の方法により説明するために用語の概念を適切に定義し得るという原則に基づいて、本発明の技術的な思想に合致する意味と概念として解釈されるべきである。

本発明の明細書全体で使用される「含む」や「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらの組み合わせが存在することを規定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものとして理解されるべきである。

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする場合、これは他の部分の「真上に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あるとする場合、それは他の部分の「真下に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。また、本発明の明細書において「上に」配置されるということは、上部のみならず下部に配置される場合も含むものであり得る。

本発明に係るバッテリーモジュールは、長手方向両端にリードが形成された電池セルが長手方向に２個以上一列に配列されて長手方向単位セルを形成し、上記長手方向単位セルが上記電池セルの厚さ方向に２列以上積層されてからなる電池セル組立体と、上記電池セル組立体が収容されるモジュールケースと、を含み、上記モジュールケースは、上記電池セルの厚さ方向に垂直に配列され、上記電池セル組立体の両側面を覆い、互いに対向する一側面板と他側面板とを備え、上記一側面板に結合突出部が形成され、上記他側面板に上記結合突出部が嵌められ得る形状の結合凹部が形成されることを特徴とする。

［バッテリーモジュール］
図２は、本出願人が提案した拡張性を有するバッテリーモジュールの分解斜視図であり、図３は、図２のバッテリーモジュールの構成要素である電池セル組立体の結合関係を示す平面図であり、図４は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの外観斜視図である。

本発明のバッテリーモジュール１０００は、電池セル組立体１００とモジュールケース２００とを含む。

図２において、両端にリード１１、１２が形成され、長手方向に長く延長された通常のパウチ型電池セル１０を基準にして、Ｘ方向が電池セル１０またはモジュールケース２００の長手方向、Ｙ方向が電池セル１０またはモジュールケース２００の厚さ方向（電池セルの積層方向）、Ｚ方向を上下方向とする。

本発明の電池セル１０は、長手方向両端に電極リード１１、１２が形成された電池セル（いわゆる両方向電池セル（両方向パウチセル））を対象とする。このような構成によると、１つの電池セル１０において両端に正極リード１１と負極リード１２がそれぞれ導出形成されるため、リード間の干渉がなくなって電極リードの面積を広げることができ、電極リード１１、１２とバスバーの結合作業などをより容易に行い得る。

本発明の電池セル組立体１００は、このような両方向電池セル１０を長手方向に２個以上一列に配列して形成される長手方向電池セルを長手方向単位セル１１０として含む。具体的には長手方向に対向する電池セル１０の電極リード１１、１２同士を電気的に連結した電池セルの束を長手方向単位セル１１０と称する。図２および図３では、長手方向に電池セル１０を２個連結して長手方向単位セル１１０としたが、２個以上で電池セルを長手方向に連結することもできる。バッテリーモジュールケース２００あるいはバッテリーモジュール１０００が設置されるバッテリーパックの空間が許容される限り、上記長手方向に連結される電池セル１０の個数は、原則的に限定されない。ただし、実際的に自動車などに設置し得るバッテリーモジュール１０００やバッテリーパックの空間には限界があるため、約２～４個程度の電池セル１０を長手方向に連結することが好ましい。

本発明のバッテリーモジュール１０００に含まれる電池セル組立体１００は、上記長手方向単位セル１１０を電池セル１０の厚さ方向（Ｙ方向）に再び２列以上積層してからなる。長手方向単位セル１１０が積層される列の個数も、バッテリーモジュール１０００およびバッテリーパックの許容空間、電池セル１０のサイズなどに左右される。また、上記電池セル１０の長手方向の個数、列の個数は、必要とする電気デバイスの所要容量などを考慮して決定され得る。このように、本発明は、モジュールケース２００内に収容される電池セル組立体１００の電池セルの長手方向の個数および列の個数を調整し得るため、設計自由度が向上される。また、バッテリーモジュール１０００を電池セルの厚さ方向に必要な個数ほど積層することにより、設計自由度を向上させ得る。

本発明の拡張性があるバッテリーモジュール１０００は、または後述するバッテリーパックの構造は少ない個数の電池セル組立体１００がそれぞれ別個にバッテリーモジュール１０００に収容されているため、１つのバッテリーモジュール１０００内の電池セル１０で発火が発生しても、他のバッテリーモジュール１０００に発火が伝播されにくい。

以上から、本発明の電池セル組立体１００は、長手方向および電池セルの厚さ方向に連結され、特定個数の電池セル１０からなる電池セル組立体１００がそれぞれのモジュールケース２００に収容される形態である。

図２および図３に図示された本発明の電池セル組立体１００は、電池セル１０が長手方向に２個連結され、上記長手方向単位セル１１０が４列に積層された、いわゆる２Ｐ４Ｓの連結構造として合計８個の電池セル１０で電池セル組立体１００が構成されている。

しかしながら、長手方向に２個連結される長手方向単位セル１１０の列の個数を異なるようにして、偶数列の４列積層（２Ｐ４Ｓ）、６列積層（３Ｐ４Ｓ）、８列積層（４Ｐ４Ｓ）などの電池セル組立体１００も可能である。また、長手方向に２個ではなく３個を連結する構造（１Ｐ６Ｓ、２Ｐ６Ｓ、３Ｐ６Ｓ、、、、）、４個連結する構造（１Ｐ８Ｓ、２Ｐ８Ｓ、３Ｐ８Ｓ、、、、）の他それ以上連結する構造も可能である。要するに、上述したバッテリーモジュール１０００およびバッテリーパックの設計要請に応じて、長手方向単位セル１１０と電池セル組立体１００の積層構造を多様かつ拡張性があるように変更させ得るということが本発明の長所である。

図３を参照すると、上記長手方向単位セル１１０は互いに電気的に連結されていることが分かる。例えば、電池セル組立体１００の両端部において隣接する列の長手方向単位セル１１０の電池セルのリード同士１１、１２を折曲して溶接することによって連結され得る。長手方向に対向する電池セルのリード同士１１、１２も溶接して連結され得る。ただし、ターミナルバスバーが結合される部分の電池セルのリード間は連結しない場合がある。図３の上部２列の長手方向単位セルは、電池セルの厚さ方向に隣接する単位セルのリード同士は結合されるが、電池セルの長手方向に対向するリード同士は結合されない。ただし、長手方向単位セルまたは電池セル組立体１００の電気接続構造は上述した図３に限定されず、直列、並列接続構造、ターミナルバスバーの設置位置、長手方向単位セルの列の数が変更されることによって他の形態にいくらでも変更が可能である。また、電池セルのリード同士を直接連結せずに、インターバスバーを介在して電池セルを電気接続することも可能である。

上記長手方向単位セル１１０の列の間には断熱板や絶縁シートなどを設置し得る。本発明の一実施形態では、上記長手方向単位セル１１０の列の間に、内部にベンティングチャネルを備えたベンティングプレート３００を設置している。上記ベンティングプレート３００もバッテリーモジュール１０００内で発生するガスを外部へ排出するベンティング機能を果たすが、本発明の主要論点ではないので、それに関する具体的な説明は省略する。

本発明はまた、上記電池セル組立体１００が収容されるモジュールケース２００を含む。

すなわち、図２に図示されたように、本発明は、上記電池セル組立体１００を包んで収容するモジュールケース２００を含む。モジュールケース２００は、本発明特有の電池セル組立体１００を収容し得るように長手方向に長く延長された直六面体の構造を有する。図２では、上記モジュールケース２００が、Ｃ字型ウォール（ｗａｌｌ）２１０とＩ字型ウォール（ｗａｌｌ）２２０との結合からなるが、これに限定されるものではない。例えば、左右または上下に配置される２つのＣ字型ウォールが結合される形態も可能であり、上下左右のケースがそれぞれ分離されて溶接、フッキング結合、締結部材で結合される形態も可能である。

また、本発明のモジュールケース２００は、前端板２３０と後端板２４０とを備える。上記前端板２３０、後端板２４０は、Ｃ字型ウォール２１０－Ｉ字型ウォール２２０の結合体にそれぞれ結合され、モジュールの前方と後方を閉鎖する。

本発明は、このようなモジュールケース２００に、バッテリーモジュール１０００の組立時のスウェリングを防止し得る独特な結合構造を設置した点が特徴である。

図２のモジュールケース２００が電池セル組立体１００および内部のモジュール部品を収容して組立された状態が図４に図示されている。上記モジュールケース２００は、前後端部にそれぞれ前端板２３０および後端板２４０を備えており、両側面部に上記電池セル１０の厚さ方向に垂直に配列され、上記電池セル組立体１００の両側面を覆い、互いに対向する一側面板２２１と他側面板２１１とを備える。もちろん、上記電池セル組立体１００の上面と下面を覆う上部板と下部板とを備え、これらの前後端板、一側面板および他側面板、上下部板がモジュールケースを構成する。

本発明のバッテリーモジュール１０００は長手方向単位セル１１０を含むため、長手方向に長く延長された形態のモジュールケース２００を有する。したがって、電池セル１０の長手方向に垂直な電池セルの厚さ方向にバッテリーモジュール１０００を積層することによりバッテリーモジュール積層体を構成し得、このバッテリーモジュール積層体をバッテリーパックケースに収納および組立してバッテリーパックを作ることができる。上述したように、バッテリーモジュールの積層時にスウェリングによってバッテリーモジュール積層体の形態が変形されるため、本発明は、それぞれの個別のバッテリーモジュール１０００に隣接するバッテリーモジュール１０００と結合し得る結合部を有する。

すなわち、電池セル組立体１００を包む両側面板のうち一側面板２２１に形成される結合突出部２２２を有し（図２参照）、両側面板のうち他側面板２１１には、上記結合突出部２２２が嵌められ得る結合凹部２１２を有する（図４参照）。図４には、本発明の一実施形態のバッテリーモジュール（ケース）が図示されており、モジュールケース２００の右側面板（他側面板２１１）に結合凹部２１２が形成されている。図４で見えない左側面板（一側面板２２１）には結合突出部２２２が形成される。図２には、上記左側面板の結合突出部２２２が図示されている。図４では右側面板が他側面板となり、左側面板が一側面板となる。しかしながら、一側面と他側面との区分は相対的なものであるため、図４とは逆に右側面板に結合突出部、左側面板に結合凹部を形成することもできる。

本発明のバッテリーモジュール１０００は、複数個の隣接するバッテリーモジュール１０００が積層結合される場合を想定したものであり、１つのバッテリーモジュール１０００の一側面板２２１が、隣接する他のバッテリーモジュール１０００の他側面板２１１と結合されることになる。したがって、上記結合突出部２２２と結合凹部２１２とは、互いに嵌められて結合され得る形状に形成されなければならない。

例えば、単純な直六面体の形状に結合突出部２２２を形成すると、上記結合凹部２１２は、上記直六面体の空間がしっかりと嵌められて挿入され得る直六面体の空いた空間の体積を有する凹状の空間を備えなければならない。したがって、この場合には、結合凹部２１２の凹んだ空間の体積は、結合突出部２２２の体積より若干小さく形成される必要がある。

あるいは、結合凹部２１２の縁である入口部を結合突出部２２２の幅より小さくして入口部で無理矢理に嵌められるが、結合凹部２１２の内側では上記結合突出部２２２との間に所定の空間が形成されるようにすることも可能である。このために、結合凹部２１２の入口部に引っ掛かり突起状の突出部を形成し、上記結合突出部２２２が上記引っ掛かり突起に乗り越えて結合凹部２１２に結合される形態も本発明の範囲に含まれる。それに加えて、上記結合突出部２２２に上記引っ掛かり突起に対応する引っ掛かり部を形成することもできる。

すなわち、本発明でいう「結合突出部２２２が嵌められ得る形状の結合凹部２１２」とは、単純な突出－凹状の他に引っ掛かり突起などを備えて互いに嵌合される形態の結合凹部２１２、またはそれに対応する結合突出部２２２の形態または形状をすべて含むものである。

図４～図６を参照すると、上記結合突出部２２２および結合凹部２１２は、モジュールケース２００の長手方向、具体的には一側面板２２１および他側面板２１１の長手方向に沿って互いに対応される位置に並んで同じ個数でそれぞれ形成され得る。結合突出部２２２および結合凹部２１２の位置を対応される結合位置に形成することにより、バッテリーモジュール１０００の形状を標準化して製作し得、その標準化されたバッテリーモジュール１０００を用いて、まるでレゴのように複数個のバッテリーモジュールを容易に組立し得るようになる。

隣接するバッテリーモジュールを確実に結合するためには、図４のように、長手方向に長く延長されたバッテリーモジュール１０００の少なくとも３箇所、すなわち前端部、中間部および後端部に上記結合突出部２２２および結合凹部２１２を形成することが好ましい。

また、上記両側面板２１１、２２１は上下に一定の幅を有するため、上記一側面板２２１および他側面板２１１の上部および下部にそれぞれ対を成すように結合突出部２２２および結合凹部２１２を形成することが好ましい。このような観点から、図４のバッテリーモジュール１０００は、他側面板２１１の合計６箇所に結合凹部２１２を有し、見えない左側の一側面板２２１も合計６箇所に結合突出部２２２を有する。ただし、上下に対を成す場合には、必ずしも上部および下部にそれぞれ１つずつの結合部を形成する必要はなく、必要に応じて上部および下部にそれぞれ複数個の結合部を形成することもできる。

図５は、図４のバッテリーモジュール１０００の端部構造を示した斜視図である。

図５を参照すると、バッテリーモジュール１０００の前端部の他側面板２１１の上部および下部にそれぞれ結合凹部２１２が形成され、それと対向する一側面板２２１の上部および下部に結合突出部２２２が形成されている。参考として、バッテリーモジュール１０００の前端部のケース内には、左右２列ずつの長手方向単位セル１１０の前端に位置した電池セル１０のリード１１、１２が互いに向かって折曲されて連結されている。図５は、バッテリーモジュール１０００の前端部の構造であるが、後端部にも同じ構造を適用し得る。

図６は、図４のバッテリーモジュール１０００の中間部分の構造を示した斜視図である。

図６を参照すると、バッテリーモジュール１０００の中間部分の他側面板２１１の上部および下部にそれぞれ結合凹部２１２が形成され、それと対向する一側面板の２２１の上部および下部に結合突出部２２２が形成される。この場合には、結合を強化するために各側面板の上部と下部に左右１つずつ、合計２つずつの結合部が備えられる。参考として、バッテリーモジュール１０００の中間部分のケース内には、長手方向に対向する電池セル１０のリード１１、１２を結合され得る。また、この部分には上述したように、ターミナルバスバー（図示せず）が結合されることもできる。

［バッテリーモジュール積層体］
（第１実施形態）
図７は、図４のバッテリーモジュールが結合された状態を示す正面図である。

図７は、左右２つの同じ形態のバッテリーモジュール１０００が結合されることを示しており、上記バッテリーモジュール１０００は、いわゆる２Ｐ４Ｓの電池セル組立体１００が内蔵されたものである。電池セル組立体１００の最先端の電池セルの電極リード１１、１２は折曲および結合されて電気的に連結される。隣接するバッテリーモジュール１０００の他側面板２１１に形成された結合凹部２１２に、隣接する他のバッテリーモジュール１０００の一側面板２２１に形成された結合突出部２２２が嵌められることが示されている。このような結合により、数個のバッテリーモジュールを電池セルの厚さ方向に積層結合しても、スウェリングによる組立変形を抑制し得る。

図８は、本発明の一実施形態のバッテリーモジュール積層体を示す概略図である。

図８は、図７よりバッテリーモジュール１０００の結合個数をより増加させたものである。図示されたように、まるでレゴブロックのように各バッテリーモジュール１０００が電池セルの厚さ方向に順次的に各結合突出部２２２と結合凹部２１２との結合を通じて強固に結合されていることが分かる。

図７および図８のバッテリーモジュール積層体１１００は、バッテリーモジュール１０００の上記結合突出部２２２が結合凹部２１２に所定のギャップなしでしっかりと嵌合される構造である。バッテリーモジュールが結合されるときに、結合突出部２２２が結合凹部２１２にしっかりと嵌められると、バッテリーモジュール積層体１１００の剛性が強くなるため、上述したスウェリング時の変形抑制力をより強化し得るという長所がある。

一方、後述するように、第２および第３実施形態は、結合突出部２２２が結合凹部２１２に所定のギャップを有して結合される構造である。この場合には、バッテリーモジュール間に上記ギャップがガス排出通路になり得るという点で、安全性のためのベンティング機能に優れるという長所を有する。

（第２実施形態）
図９は、本発明の他の実施形態のバッテリーモジュール積層体１２００を示す概略図である。

本実施形態のバッテリーモジュール自体の構造は、第１実施形態と同一である。

本実施形態は、バッテリーモジュール積層体１２００を構成するときに、バッテリーモジュール間の結合において、１つのバッテリーモジュール１０００の一側面板２２１に形成された結合突出部２２２が、隣接するバッテリーモジュール１０００の他側面板２１１の結合凹部２１２に所定のギャップＧを置いて嵌められて結合される形態である。このために、上記結合凹部２１２と結合突出部２２２の形態を変更し得る。図９に図示されたように、結合突出部２２２の突出長さを結合凹部２１２の深さより小さくすることにより、結合突出部２２２と結合凹部２１２との間に所定のギャップＧを形成し得る。あるいは、図示しないが、結合凹部２１２の入口部の幅を狭くするか、または入口部に引っ掛かり突起を有するようにして、結合突出部２２２が結合凹部２１２の上記入口部を通過して結合凹部２１２に結合した後には、結合突出部２２２の突出面が結合凹部２１２の底面に接触しない形態で構成することもできる。

図９の実施形態においても結合突出部２２２と結合凹部２１２とが結合するため、スウェリングによる組立形態の変形を抑制し得る。特に、本実施形態では、結合凹部２１２と結合突出部２２２との間にギャップＧが形成されるため、このギャップＧがバッテリーモジュール１０００間のベンティング通路となる。例えば、バッテリーモジュール１０００のモジュールケースなどにベンティングホールを形成する場合には、上記ベンティングホールからモジュール内のガスが外部へ排出され得る。この場合、上記ギャップＧは、上記ベンティングホールから排出されたガスが流動するベンティングチャネルになり得る。すなわち、本実施形態は、上記所定のギャップＧが、バッテリーモジュール１０００の長手方向に延長されるベンティングチャネルとして機能する。例えば、上記バッテリーモジュール積層体１２００がバッテリーパックケースに収容され、上記バッテリーパックケースに外部と連通するベンティングホールが形成されると、各バッテリーモジュールから排出されるガスは、上記ベンティングチャネル（ギャップ）とバッテリーパックケースのベンティングホールを介して外部へ排出され得る。

図９に図示されたように、バッテリーモジュールの間ごとにギャップＧを形成し得るため、本実施形態のバッテリーモジュール積層体１２００は、複数個のベンティングチャネルを備えた形態となる。

したがって、本実施形態によると、バッテリーモジュール１０００内のガスをベンティングし得る構造であって、バッテリーモジュール１０００の組立時の変形を抑制しながらも、バッテリーモジュール１０００、バッテリーモジュール積層体１２００およびバッテリーパックの安全性を向上させることができる。

（第３実施形態）
図１０は、本発明の別の実施形態に係るバッテリーモジュール１０００のモジュールケース２００を示す概略図である。

本実施形態のモジュールケース２００は、電池セル組立体１００を包む両側面板のうち、他側面板２１１に形成された結合凹部２１２にベンティングホールＨが形成された点が特徴である。

上記結合凹部２１２には一対のベンティングホールＨが形成されているため、モジュール内で発生したガスが上記結合凹部２１２のベンティングホールＨを介して外部へ排出され得る。

図１１は、本発明の別の実施形態に係るバッテリーモジュール積層体１３００の要部側断面図である。

図１１の（ａ）は、上記図１０のモジュールケース２００が適用されたバッテリーモジュールの組立積層体である。図１１の（ａ）では、隣接するバッテリーモジュール１０００の結合凹部２１２と結合突出部２２２とが所定のギャップＧを置いて嵌められて結合され、各バッテリーモジュール１０００の結合凹部２１２には、上記所定のギャップＧと連通されるベンティングホールＨが形成される構造である。したがって、各バッテリーモジュール１０００で発生したガスは、上記結合凹部２１２のベンティングホールＨと上記所定のギャップＧ（ベンティングチャネル）を介してより効果的にバッテリーモジュール１０００またはバッテリーモジュールを積層体１３００の外部へ排出され得る。すなわち、本実施形態は、第２実施形態の所定のギャップＧが形成された構造からさらに進み、上記所定のギャップＧに直結されるベンティングホールＨをバッテリーモジュール１０００に形成することにより、バッテリーモジュール積層体１３００のベンティング機能をより向上させたものである。

このようなベンティングホールＨは、結合凹部２１２のみならず、結合突出部２２２にも形成させ得る。図１１の（ｂ）は、結合凹部２１２ではなく結合突出部２２２側にベンティングホールＨ’を形成し、上記ベンティングホールＨ’と所定のギャップＧとを連通させたものである。

このように、本実施形態は、バッテリーモジュール１０００間の結合空間を活用して、バッテリーモジュール１０００内のガスをより効果的に排出させ得るため、バッテリーモジュール１０００、バッテリーモジュール積層体１３００、およびバッテリーパックの安全性をより向上させることができる。

ただし、上記ベンティングホールＨ、Ｈ’は、上記結合突出部２２２および結合凹部２１２の一方にのみ形成させる必要がある。もし、結合突出部２２２および結合凹部２１２の両方にベンティングホールを形成させると、隣接するバッテリーモジュールが上記ベンティングホールおよびその間のギャップＧを介して連通される構造となる。そのようになると、１つのバッテリーモジュール１０００でガスあるいは火炎が発生する場合に、隣接するバッテリーモジュール１０００に伝播される危険性がある。すなわち、バッテリーモジュール積層体１３００の安全性のために、上記ベンティングホールを上記結合突出部２２２および結合凹部２１２の一方にのみ形成させ、隣接するバッテリーモジュール間は互いに流通されないように遮断することが好ましい。

図１２は、本発明のバッテリーモジュール１０００で構成されたバッテリーモジュール積層体１１００を含むバッテリーパック２０００の概略図である。

上述したように、本発明のバッテリーモジュール１０００は、電池セル１０を長手方向単位セル１１０とし、その単位セルを所定の個数ほど電池セルの厚さ方向に積層した電池セル組立体１００を備え、これに対応する長手方向に長く延長されたモジュールケース２００を有する。したがって、レゴブロックのように、上記バッテリーモジュール１０００を長手方向または厚さ方向に連結するに容易な形態となっている。図１２に図示されたように、１つのバッテリーパックケース２１００内で、電池セル１０の長手方向および／または厚さ方向に複数個の拡張性バッテリーモジュール１０００を積層して、バッテリーモジュール積層体１１００、１２００、１３００を構成し得る。図１２に図示されたものの他にも、適用されるバッテリーパックケース２１００の形態に符合するように、上記拡張性バッテリーモジュール１０００の積層方向（形態）を変更し得る。このような面から見た本発明の拡張性バッテリーモジュール１０００は設計自由度が非常に高いと言える。特に、上述したように、第２実施形態および第３実施形態のバッテリーモジュールまたはバッテリーモジュール積層体１２００、１３００は、バッテリーモジュール１００の間に所定のギャップＧ（ベンティングチャネル）を有するか、またはこのギャップに連通されるベンティングホールＨを有する。したがって、例えば、バッテリーパックケース２１００に上記ベンティングホールＨおよびベンティングチャネルと連通されるベンティング通路を形成すれば、バッテリーパック２０００内部のガスも容易に除去され得る。

以上、本発明に開示された図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような図面によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は本発明の範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。

なお、本明細書では上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が用いられているが、これらの用語は説明の便宜のためのものであり、対象となる物体の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは自明である。

１０：電池セル
１１、１２：電極リード
１００：電池セル組立体
１１０：長手方向単位セル
２００：モジュールケース
２１０：Ｃ字型ウォール
２２０：Ｉ字型ウォール
２１１：他側面板
２１２：結合凹部
２２１：一側面板
２２２：結合突出部
Ｈ、Ｈ’：ベンティングホール
Ｇ：ギャップ
２３０：前端部板
２４０：後端部板
３００：ベンティングプレート
１０００：バッテリーモジュール
１１００、１２００、１３００：バッテリーモジュール積層体
２１００：バッテリーパックケース
２０００：バッテリーパック

Claims (12)

1. 長手方向両端にリードが形成された電池セルが長手方向に２個以上一列に配列されて長手方向単位セルを形成し、前記長手方向単位セルが前記電池セルの厚さ方向に２列以上積層されてからなる電池セル組立体と、
   前記電池セル組立体が収容されるモジュールケースと、を含み、
   前記モジュールケースは、前記電池セルの厚さ方向に垂直に配列され、前記電池セル組立体の両側面を覆い、互いに対向する一側面板と他側面板とを備え、
   前記一側面板に結合突出部が形成され、
   前記他側面板に前記結合突出部が嵌められ得る形状の結合凹部が形成される、バッテリーモジュール。
2. 前記結合突出部および結合凹部は、前記一側面板および他側面板の長手方向に沿って並んで対応される位置に同じ個数でそれぞれ複数個が形成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
3. 前記結合突出部および結合凹部は、前記一側面板および他側面板の前端部、中間部および後端部にそれぞれ形成される、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
4. 前記結合突出部および結合凹部は、前記一側面板および他側面板の上部および下部に対でそれぞれ形成される、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
5. 前記結合突出部および結合凹部のうち１つに外部と連通するベンティングホールが形成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
6. 請求項１に記載のバッテリーモジュールが電池セルの厚さ方向に複数個が積層され、
   １つのバッテリーモジュールの一側面板に形成された結合突出部が、隣接するバッテリーモジュールの他側面板の結合凹部に嵌められて前記バッテリーモジュールが結合される構造のバッテリーモジュール積層体。
7. 前記結合突出部および結合凹部は、前記一側面板および他側面板の長手方向に沿って並んで対応される位置に同じ個数でそれぞれ複数個が形成され、
   １つのバッテリーモジュールの一側面板に形成された結合突出部が、隣接するバッテリーモジュールの対応される位置の他側面板の結合凹部に嵌められて前記バッテリーモジュールが結合される、請求項６に記載のバッテリーモジュール積層体。
8. 前記結合突出部および結合凹部は、前記一側面板および他側面板の前端部、中間部および後端部にそれぞれ形成され、
   １つのバッテリーモジュールの一側面板に形成された結合突出部が、隣接するバッテリーモジュールの対応される位置の他側面板の結合凹部に嵌められて前記バッテリーモジュールが結合される、請求項６に記載のバッテリーモジュール積層体。
9. 前記結合突出部および結合凹部は、前記一側面板および他側面板の上部および下部に対でそれぞれ形成され、
   １つのバッテリーモジュールの一側面板に形成された結合突出部が、隣接するバッテリーモジュールの対応される位置の他側面板の結合凹部に嵌められて前記バッテリーモジュールが結合される、請求項６に記載のバッテリーモジュール積層体。
10. 前記１つのバッテリーモジュールの一側面板に形成された結合突出部が、隣接するバッテリーモジュールの他側面板の結合凹部に所定のギャップを置いて嵌められて結合される、請求項６に記載のバッテリーモジュール積層体。
11. 前記結合突出部および結合凹部のうち１つに外部と連通するベンティングホールが形成され、
    １つのバッテリーモジュールの一側面板に形成された結合突出部が、隣接するバッテリーモジュールの他側面板の結合凹部に結合されたときに、前記ベンティングホールが前記所定のギャップと連通される、請求項１０に記載のバッテリーモジュール積層体。
12. 請求項６～請求項１１のうちいずれか一項に記載のバッテリーモジュール積層体を含む、バッテリーパック。

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