JP7282436B2

JP7282436B2 - 電池モジュールおよびそれを含む電池パック

Info

Publication number: JP7282436B2
Application number: JP2021553110A
Authority: JP
Inventors: ジョンファ・チェ; ジュンヨブ・ソン; ミュンキ・パク; ジ・フン・ジョン
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2023-05-29
Anticipated expiration: 2040-07-10
Also published as: EP3934015A4; JP2022523848A; US20220166098A1; EP3934015A1; WO2021015461A1

Description

［関連出願との相互引用］
本出願は２０１９年７月１９日付韓国特許出願第１０－２０１９－００８７９０９号および２０２０年７月６日付韓国特許出願第１０－２０２０－００８２５７４号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献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。

本発明は電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関し、より具体的には不要な重量の増加なしに側面方向に対する剛性を確保できる電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関する。

製品群による適用容易性が高く、高いエネルギ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またはハイブリッド自動車、電力貯蔵装置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させ得るという一次的な長所だけでなく、エネルギ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優しくエネルギ効率性向上のための新たなエネルギ源として注目されていている。

小型モバイル機器にはデバイス１台当たり１個ないし３個の電池セルが使用されることに対し、自動車などのように中大型デバイスには高出力大容量が必要である。したがって、多数の電池セルを電気的に接続した中大型電池モジュールが使用される。

中大型電池モジュールは可能であれば小さい大きさと重量に製造されることが好ましいので、高い集積度で積層され得、容量に対して重量が小さい角形電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に使用されている。一方、電池モジュールは、電池セル積層体を外部衝撃、熱または振動から保護するために、前面と後面が開放されて電池セルの積層体を内部空間に収納するフレーム部材を含み得る。

図１は従来のモノフレームを有する電池モジュールを示す分解斜視図である。

図１を参照すると、電池モジュールは複数の電池セル１１が積層して形成された電池セル積層体１２、電池セル積層体１２を覆うように前面と後面が開放されたモノフレーム２０およびモノフレーム２０の前面と後面を覆うエンドプレート６０を含み得る。このような電池モジュールを形成するために、図１に示す矢印のようにＸ軸方向に沿ってモノフレーム２０の開放された前面または後面に電池セル積層体１２が挿入されるように水平組立が必要である。ただし、このような水平組立が安定して行われるように電池セル積層体１２とモノフレーム２０の間に十分な余裕空間（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）を確保しなければならない。ここで、余裕空間（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）とは嵌め合いなどによって発生する間隔をいう。余裕空間が小さい場合に水平組立過程で部品損傷が生じ得る。

この時、電池セル積層体１２の最大高さおよび挿入過程における組み立て公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）などを考慮してモノフレーム２０の高さは大きく設計されるべきであり、それによって不要に浪費する空間が発生し得る。

一方、複数の電池セル１１が繰り返される充放電過程で、その内部電解質が分解してガスが発生して電池セル１１が膨らむ現象、すなわちスウェリング（Ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象が発生し得る。高い集積度で積層される複数の電池セル１１が膨らむと、これを耐えるためにモノフレーム２０の厚さが厚くならなければならない。ただし、モノフレーム２０の厚さを増加させる場合、スウェリング現象に対する剛性とは関係ない上面および下面の厚さも増加するので、電池モジュールの重量が不要に増加する。

のみならず、電池セル積層体１２とモノフレーム２０の間に熱伝導性樹脂層（図示せず）を形成し得る。熱伝導性樹脂層は電池セル積層体から発生した熱を電池モジュールの外側に伝達し、電池セル積層体を電池モジュール内に固定する役割をし得る。電池モジュール内の空間が大きくなると熱伝導性樹脂層の使用量が必要以上に多くなる。

本発明が解決しようとする課題は、空間活用率を向上させ、不要な重量の増加なしに側面方向に対する剛性を確保することができ、熱伝導性樹脂の使用量を最小化する電池モジュールおよびそれを含む電池パックを提供することにある。

しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されず、本発明に含まれた技術的思想の範囲で多様に拡張される。

本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが積層された電池セル積層体；および前記電池セル積層体を収容するモジュールフレームを含み、前記モジュールフレームは上部が開放された第１モジュールフレームおよび下部が開放された第２モジュールフレームを含み、前記第１モジュールフレームは第１側面部、第２側面部および前記第１側面部と前記第２側面部とを連結する底部を含み、前記第２モジュールフレームは第３側面部、第４側面部および前記第３側面部と前記第４側面部とを連結する天井部を含み、前記第１側面部と前記第３側面部とが重なり、前記第２側面部と前記第４側面部とが重なったまま、前記第１モジュールフレームと前記第２モジュールフレームとが前記電池セル積層体を囲む。

前記第１モジュールフレームの前記第１側面部および前記第２側面部が前記第２モジュールフレームの上部角まで延び、前記第２モジュールフレームの前記第３側面部および前記第４側面部が前記第１モジュールフレームの下部角まで延び得る。

前記複数の電池セルは前記第１側面部、前記第２側面部、前記第３側面部および前記第４側面部と平行であるように直立または倒立形態に積層され得る。

前記第１側面部は前記第３側面部と前記電池セル積層体との間に位置し、前記第２側面部は前記第４側面部と前記電池セル積層体との間に位置し得る。

前記第３側面部および前記第４側面部それぞれの端部は、前記第１モジュールフレームの下部角と溶接結合されて結合部を形成し得る。

前記第３側面部および前記第４側面部の少なくとも一つは、前記第１側面部および前記第２側面部より延び、内側方向に折り曲げられた折曲部を含み得る。

前記第３側面部および前記第４側面部の少なくとも一つは、前記第１側面部および前記第２側面部より延び、外側方向に折り曲げられたマウンティング部を含み得る。

前記マウンティング部が前記第１モジュールフレームの下部角と隣接して位置し得る。

前記マウンティング部に一つ以上の貫通口が形成され得る。

前記電池モジュールは、前記第１側面部と前記第３側面部との間および前記第２側面部と前記第４側面部との間の少なくとも一つに位置する接着部材をさらに含み得る。

前記電池モジュールは前記第１側面部と前記第３側面部との間および前記第２側面部と前記第４側面部との間の少なくとも一つに位置する剛性部材をさらに含み得る。

前記剛性部材はプラスチック部材および金属板材の少なくとも一つを含み得る。

前記第１モジュールフレームは前記第１側面部、前記第２側面部および前記底部が一体化した金属板材であり、前記第２モジュールフレームは前記第３側面部、前記第４側面部および前記天井部が一体化した金属板材であり得る。

前記電池モジュールは、前記底部と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含み得る。

前記モジュールフレームは、両側面が上面および下面より厚くてもよい。

本発明の実施形態によれば、モジュールフレームを上、下に配置することによって、電池セル積層体とフレームとの間の余裕空間を減らして空間活用率を向上させるだけでなく、不要な重量の増加なしに側面方向に対する剛性を確保することができる。

また、電池セル積層体とフレームとの間の空間活用性を向上させ、かつ熱伝導性樹脂の塗布量を最小化することができる。

従来のモノフレームを有する電池モジュールを示す分解斜視図である。本発明の一実施形態による電池モジュールを示す分解斜視図である。図２の電池モジュールを構成する構成要素を結合した状態を示す斜視図である。図３の切断線Ａ－Ａ’を沿って切断した断面図である。第１モジュールフレームと第２モジュールフレームの溶接結合を説明するための斜視図である。第１モジュールフレームと第２モジュールフレームの接着部材による結合を説明するための電池モジュールの断面図である。本発明の変形実施形態による第１モジュールフレームと第２モジュールフレームを説明するための斜視図である。本発明の変形実施形態による第１モジュールフレームと第２モジュールフレームを説明するための斜視図である。本発明の変形実施形態による第１モジュールフレームと第２モジュールフレームを説明するための斜視図である。本発明の変形実施形態による第１モジュールフレームと第２モジュールフレームを説明するための斜視図である。本発明の剛性部材を説明するための電池モジュールの断面図である。

以下、添付する図面を参照して本発明の多様な実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては同じ参照符号を付ける。

また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜上任意に示したので、本発明は必ずしも示されたところに限定されない。図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして、図面で説明の便宜上、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」または「の上に」あるという時、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆にある部分が他の部分の「すぐ上に」あるという時には中間に他の部分が存在しないことを意味する。また、基準になる部分「上に」または「の上に」あるとは、基準になる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の逆方向に向かって「上に」または「の上に」位置することを意味しない。

また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

また、明細書全体で、「平面上」という時、これは対象部分を上から見た時を意味し、「断面上」という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。

図２は本発明の一実施形態による電池モジュール１００を示す分解斜視図である。図３は図２の電池モジュール１００を構成する構成要素を結合した状態を示す斜視図である。

図２および図３を参照すると、本実施形態による電池モジュール１００は、複数の電池セル１１０が積層された電池セル積層体１２０および電池セル積層体１２０を収容するモジュールフレーム２００を含む。

モジュールフレーム２００は上部が開放された第１モジュールフレーム３００および下部が開放された第２モジュールフレーム４００を含む。また、第１モジュールフレーム３００と第２モジュールフレーム４００はいずれも前面および後面が開放され、開放された前面および後面にはエンドプレート１５０が位置し、電池セル積層体１２０とエンドプレート１５０の間にはバスバーフレーム１３０が位置する。

具体的には、第１モジュールフレーム３００は第１側面部３１１、第２側面部３１２および底部３３０を含み、第１側面部３１１と第２側面部３１２は互いに並んでおり、底部３３０は第１側面部３１１と第２側面部３１２を連結する。すなわち、第１モジュールフレーム３００は、電池セル積層体１２０の両側面と下面を連続して囲むように折り曲げられた板状構造であり、第１側面部３１１、第２側面部３１２および底部３３０が一体化した金属板材であり得る。また、第１モジュールフレーム３００はｙｚ平面に沿って切断した断面上の形状がＵ字型を有するＵ字型フレームであり得るが、これに制限されるものではない。

第２モジュールフレーム４００は、第３側面部４１１、第４側面部４１２および天井部４３０を含み、第３側面部４１１と第４側面部４１２は互いに並んでおり、天井部４３０は第３側面部４１１と第４側面部４１２を連結する。すなわち、第２モジュールフレーム４００は、電池セル積層体１２０の両側面と上面を連続的に囲むように折り曲げられた板状構造であり、第３側面部４１１、第４側面部４１２および天井部４３０が一体化した金属板材であり得る。また、第２モジュールフレーム４００はｙｚ平面に沿って切断した断面上の形状がＵ字型を有するＵ字型フレームであり得るが、これに制限されるものではない。

第１モジュールフレーム３００と第２モジュールフレーム４００は、第１側面部３１１と第３側面部４１１が重なり、第２側面部３１２と第４側面部４１２が重なったまま、電池セル積層体１２０の上面、下面および両側面を囲む。この部分については以下で図４とともに再び説明する。

図４は図３の切断線Ａ－Ａ’を沿って切断した断面図である。

図４を参照すると、第１側面部３１１と第３側面部４１１が重なり、第２側面部３１２と第４側面部４１２が重なったまま、電池セル積層体１２０が第１モジュールフレーム３００と第２モジュールフレーム４００の間に収容されている。

電池セル積層体１２０を構成する複数の電池セル１１０それぞれは、第１モジュールフレーム３００の第１および第２側面部３１１，３１２並びに第２モジュールフレーム４００の第３および第４側面部４１１，４１２と平行であるように直立または倒立形態に積層されることが好ましい。

この時、電池セル１１０は充放電過程が繰り返されると、内部電解質が分解してガスが発生し、その外形が膨らむスウェリング（Ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象が発生し得る。特に、電池セル１１０の積層方向を考慮した時、主に図４の矢印方向（Ｙ軸方向とその反対方向）に膨らみ、電池セル１１０の個数が増加するほどスウェリング現象による内圧の大きさが増加する。

このようなスウェリング現象に耐えるために、電池セル積層体を囲むフレームが一定以上の剛性を有さなければならず、そのためにはある程度その厚さが厚くなる必要がある。図１に示す従来のモノフレーム２０の場合、その厚さを増加させるとスウェリング現象に対する剛性とは関係ない上面および下面の厚さも増加するので、電池モジュールの重量が不要に増加する。

従来のモノフレーム２０とは異なり、本実施形態におけるモジュールフレームは、第１モジュールフレーム３００と第２モジュールフレーム４００、すなわち２個のモジュールフレーム３００，４００で形成され得、第１側面部３１１と第３側面部４１１が重なり、第２側面部３１２と第４側面部４１２が重なるので、上面および下面より両側面がさらに厚い構造を形成することができる。すなわち、電池セル１１０のスウェリング現象を直接制御できるようにモジュールフレームの両側面がより厚く具現され得、これと同時に上面および下面は相対的に薄く具現されるので、電池モジュールの体積や重量が不要に増加することを防止することができる。

中大型デバイスの場合、このような電池モジュールが多数集まって形成されるので、電池モジュールそれぞれが不要な体積や重量を減らすことは、エネルギストレージデバイスとしてのエネルギ密度向上や全体的な空間効率性増大に大きな効果をもたらす。

一方、図４を図２とともに再び参照すると、第１モジュールフレーム３００は金属板材が折り曲げられた構造であり、第１側面部３１１と底部３３０の間および第２側面部３１２と底部３３０の間それぞれに下部角３２０が形成される。同様に、第２モジュールフレーム４００も金属板材が折り曲げられた構造であり、第３側面部４１１と天井部４３０の間および第４側面部４１２と天井部４３０の間それぞれに上部角４２０が形成される。

この時、第１モジュールフレーム３００の第１側面部３１１および第２側面部３１２は第２モジュールフレーム４００の上部角４２０まで延び、第２モジュールフレーム４００の第３側面部４１１および第４側面部４１２は第１モジュールフレーム３００の下部角３２０まで延び得る。

電池セル１１０でスウェリング現象が発生する場合、第１ないし第４側面部３１１，３１２，４１１，４１２だけでなく、角部分に局部的に変形力が集中し得、それによって角部分に亀裂が生じる問題があり得る。

そのため、第１モジュールフレーム３００の第１側面部３１１および第２側面部３１２が第２モジュールフレーム４００の上部角４２０まで延びた構造並びに第２モジュールフレーム４００の第３側面部４１１および第４側面部４１２が第１モジュールフレーム３００の下部角３２０まで延びた構造を形成することによって、角部分に加えられる変形力を第１モジュールフレーム３００と第２モジュールフレーム４００どうしが互いに補完し得る。

一方、図１の従来モノフレーム２０は、電池セル積層体１２を矢印のようにＸ軸方向に沿って水平に挿入させた。水平に挿入する間にモノフレーム２０が電池セル積層体１２の構成の最大高さに引っ掛からないように、挿入時の組み立て公差を考慮しなければならないので、モノフレーム２０の高さを余裕を持って設計する必要があった。

これとは異なり、図２のモジュールフレーム２００は、第１モジュールフレーム３００の開放された上部と第２モジュールフレーム４００の開放された下部を介して電池セル積層体１２０を垂直方向（Ｚ軸と逆方向）に沿って組み立てる。したがって、モジュールフレーム２００の高さをさらに低く設定することが可能であり、よりコンパクトな電池モジュールを構成することができる。すなわち、電池セル積層体とフレームの間の余裕空間を減らして空間活用率を高めることができるので、電池モジュール１００の容量および出力がより向上することができる。

一方、図４を再び参照すると、第１側面部３１１は第３側面部４１１と電池セル積層体１２０の間に位置し得、第２側面部３１２は第４側面部４１２と電池セル積層体１２０の間に位置し得る。

言い換えると、第２モジュールフレーム４００が、Ｙ軸方向に対して第１モジュールフレーム３００よりさらに広い幅を形成し、電池セル積層体１２０を基準としてさらに外側に位置し得る。

もちろん、第１モジュールフレーム３００がさらに広い幅を形成して電池セル積層体１２０を基準としてさらに外側に位置したり、第１モジュールフレーム３００と第２モジュールフレーム４００がずれて位置する構成が可能であるが、工程の順序や容易性などを考慮すると、図４のように電池セル積層体１２０の上部を覆う第２モジュールフレーム４００がさらに広い幅を形成する形態がより好ましい。

具体的には、第１モジュールフレーム３００の底部３３０には後述する熱伝導性樹脂層３３１が形成され、熱伝導性樹脂層３３１上に電池セル積層体１２０が配置される。この時、熱伝導性樹脂層３３１の形成のために底部３３０に熱伝導性樹脂を塗布する工程や熱伝導性樹脂層３３１上に電池セル積層体１２０を配置する工程で、第１モジュールフレーム３００の第１側面部３１１および第２側面部３１２が一種のガイド部材のような役割をし得る。

また、電池セル積層体１２０が第１モジュールフレーム３００に配置された後、第２モジュールフレーム４００が垂直方向（Ｚ軸と逆方向）に組み立てられるため、第２モジュールフレーム４００がＹ軸方向に対して第１モジュールフレーム３００より広い幅を有し、第３側面部４１１と第４側面部４１２がそれぞれ第１側面部３１１と第２側面部３１２の外側に挿入されることがより組み立てを容易にする。

図５は、第１モジュールフレームと第２モジュールフレームの溶接結合を説明するための斜視図であり、説明の便宜上他の構成は省略して第１モジュールフレーム３００ａと第２モジュールフレーム４００ａのみを示す。

図５を参照すると、第２モジュールフレーム４００ａの延びた第３側面部４１１ａおよび第４側面部４１２ａの端部と第１モジュールフレーム３００ａの下部角３２０ａが接触した状態で溶接などによって結合される。すなわち、第１モジュールフレーム３００ａの下部角３２０ａそれぞれがそれと対応する第２モジュールフレーム４００ａの第３側面部４１１ａの端部および第４側面部４１２ａの端部と溶接などの方法で結合して結合部ＣＰが形成され得る。図５では第４側面部４１２ａと下部角３２０ａが溶接結合して結合部ＣＰを形成したことのみを詳細に示すが、第３側面部４１１ａの延びた端部も上記のような結合部が形成され得ることはもちろんである。

図６は、第１モジュールフレームと第２モジュールフレームの接着部材による結合を説明するための電池モジュールの断面図である。

図６を参照すると、本実施形態による電池モジュールは、第１側面部３１１ｂと第３側面部４１１ｂの間および第２側面部３１２ｂと第４側面部４１２ｂの間の少なくとも一つに位置する接着部材５００をさらに含み得る。接着部材５００は、第１モジュールフレーム３００ｂと第２モジュールフレーム４００ｂの締結または結合のためのものであり、接着物質を含む樹脂または粘着テープなどを含み得る。

接着部材５００を適用する方法に制限はないので、第１側面部３１１ｂおよび第２側面部３１２ｂの外側面に接着部材５００を塗布または接着させた後第２モジュールフレーム４００ｂを組み立てることができ、第３側面部４１１ｂおよび第４側面部４１２ｂの内側面に接着部材５００を塗布または接着させた後第２モジュールフレーム４００ｂを組み立てることもできる。

図５や図６での接合方法は、第１モジュールフレーム３００ａ，３００ｂと第２モジュールフレーム４００ａ，４００ｂを結合するための実施形態に該当し、本発明では溶接結合や接合部材以外に、ボンディング、ボルト締結、リベッティングなどの方法が制限なく適用される。

一方、図２を再び参照すると、第１モジュールフレーム３００の底部３３０には、熱伝導性樹脂が塗布されて熱伝導性樹脂層３３１が形成される。

図１のモノフレーム２０は、電池セル積層体１２を挿入した後にモノフレーム２０の注入口を介して熱伝導性樹脂を注入するので、必要以上の熱伝導性樹脂が注入される問題があった。

本実施形態では、熱伝導性樹脂をあらかじめ塗布した後、電池セル積層体１２０を位置させるため、従来のような必要以上の過量注入を防止することができる。

熱伝導性樹脂層３３１の熱伝導性樹脂は熱伝導性接着物質を含み得、具体的にはシリコーン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）素材、ウレタン（Ｕｒｅｔｈａｎ）素材およびアクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）素材の少なくとも一つを含み得る。上記熱伝導性樹脂は、塗布時には液相や塗布後に固化して電池セル積層体１２０を構成する一つ以上の電池セル１１０を固定する役割を遂行することができる。また、熱伝導特性に優れて電池セル１１０で発生した熱を電池モジュールの下に位置したヒートシンク（図示せず）などに迅速に伝達して電池モジュールの過熱を防止することができる。

図７および図８は、本発明で変形実施形態による第１モジュールフレーム３００ｃと第２モジュールフレーム４００ｃを説明するための斜視図であり、説明の便宜上他の構成は省略して第１モジュールフレーム３００ｃと第２モジュールフレーム４００ｃのみを示した。

図７を参照すると、第３側面部４１１ｃおよび第４側面部４１２ｃの少なくとも一つは、第１側面部３１１ｃおよび第２側面部３１２ｃより長く延び得、延びた部分は内側方向（Ｂ方向）に折り曲げられる。

図８は図７で延びた部分が内側方向に折り曲げられた以後を示す図であり、図８を参照すると、第３側面部４１１ｃおよび第４側面部４１２ｃの延びた部分が折り曲げられて折曲部４４０が形成された。

折曲部４４０を形成することによって第１モジュールフレーム３００ｃと第２モジュールフレーム４００ｃの間の機械的締結が可能なだけでなく、上で言及したスウェリング現象により第１モジュールフレーム３００ｃの下部角３２０ｃに加えられる変形力を折曲部４４０を介してより補完することができる。

一方、具体的に示していないが、底部３３０ｃと折曲部４４０の端部間に溶接がさらになされる。

図９および図１０は本発明で変形実施形態による第１モジュールフレーム３００ｄと第２モジュールフレーム４００ｄを説明するための斜視図であり、説明の便宜上他の構成は省略して第１モジュールフレーム３００ｄと第２モジュールフレーム４００ｄのみを示す。

図９を参照すると、第３側面部４１１ｄおよび第４側面部４１２ｄの少なくとも一つは、第１側面部３１１ｄおよび第２側面部３１２ｄより長く延び得、延びた部分は外側方向（Ｃ方向）に折り曲げられる。この時、第３側面部４１１ｄおよび第４側面部４１２ｄの延びた部分に一つ以上の貫通口４５１が追加で形成され得る。

図１０は図９で延びた部分が外側方向に折り曲げられた以後を示す図であり、図１０を参照すると、第３側面部４１１ｄおよび第４側面部４１２ｄの延びた部分が折り曲げられてマウンティング部４５０が形成された。

多数の電池モジュールが含まれた電池パックを実現することにおいて、電池モジュールをパックフレーム（図示せず）に固定するための装置が必要である。上記電池パックが後述するデバイスに適用される時、外部からの振動や衝撃などに対する安全性を確保しなければならないからである。

従来には、電池モジュールの側面角の４ヶ所に別途の締結構造を形成してパックフレームに対する固定を実施したが、本実施形態では、マウンティング部４５０を形成して電池モジュールをパックフレーム（図示せず）に固定することができる。

特に、図９および図１０でのマウンティング部４５０には複数の貫通口４５１が形成され、ボルトが貫通口４５１を介して挿入されてパックフレーム（図示せず）と締結される。貫通口４５１の個数は特に制限されないが、堅固な固定のためには図９および図１０のように２個以上であることが好ましい。

ただし、図９および図１０での貫通口４５１はマウンティング部４５０を活用した固定方式の一例を示す実施形態であり、このような貫通口４５１を有さず接着部材や溶接を活用してマウンティング部４５０をパックフレームに固定する形態も変形実施形態として可能である。

マウンティング部４５０が形成された第２モジュールフレーム４００ｄにより電池セル積層体のスウェリングを容易に制御できると同時に締結構造を別に形成しなくても電池モジュールをパックフレームに固定させることができる。また、貫通口によるボルト締結、接着部材による接着および溶接結合などのように、マウンティング部４５０により多様な固定および締結構造が適用される。

さらに、電池セル積層体のスウェリング制御および角部分に対する変形力低下のために、第３側面部４１１ｄおよび第４側面部４１２ｄが第１モジュールフレーム３００ｄの下部角３２０ｄまで延び、マウンティング部４５０が下部角３２０ｄとそれぞれ隣接して位置することがより好ましい。

図１１は剛性部材を説明するための電池モジュールの断面図である。

図１１を参照すると、本実施形態における電池モジュールは、第１側面部３１１ｅと第３側面部４１１ｅの間および第２側面部３１２ｅと第４側面部４１２ｅの間の少なくとも一つに位置する剛性部材６００をさらに含み得る。

電池セル積層体１２０を構成する電池セル１１０が矢印方向（Ｙ軸方向とその反対方向）に膨らむスウェリング現象に備え、剛性部材６００を上記言及した位置に配置させることによって、追加的な剛性確保が可能である。このために、剛性部材６００はプラスチック部材および金属板材の少なくとも一つを含むことが好ましい。

上で言及した第１ないし第４側面部３１１ｅ，３１２ｅ，４１１ｅ，４１２ｅが重なった構成に加え、電池セル積層体１２０を構成する電池セル１１０の個数やスウェリング程度を考慮して剛性部材６００を追加的に挿入することができる。本実施形態のように、２個のモジュールフレーム３００ｅ，４００ｅで形成されたモジュールフレームは剛性部材６００の追加的な挿入に容易な構成を有する。

一方、具体的に示していないが、必要に応じて、第１ないし第４側面部３１１ｅ，３１２ｅ，４１１ｅ，４１２ｅそれぞれと剛性部材６００の間に、接着力確保のための図６での接着部材がさらに位置し得る。

前述した本実施形態による一つまたはそれ以上の電池モジュールは、ＢＭＳ（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に取り付けられて電池パックを形成することができる。

上記電池モジュールや上記電池モジュールを含む電池パックは多様なデバイスに適用される。このようなデバイスには、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用されるが、これに制限されず二次電池を使用できる多様なデバイスへの適用が可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

１００電池モジュール
１１０電池セル
１２０電池セル積層体
３００第１モジュールフレーム
３３１熱伝導性樹脂層
４００第２モジュールフレーム

Claims

複数の電池セルが積層された電池セル積層体；および
前記電池セル積層体を収容するモジュールフレームを含み、
前記モジュールフレームは上部が開放された第１モジュールフレームおよび下部が開放された第２モジュールフレームを含み、
前記第１モジュールフレームは第１側面部、第２側面部および前記第１側面部と前記第２側面部とを連結する底部を含み、
前記第２モジュールフレームは第３側面部、第４側面部および前記第３側面部と前記第４側面部とを連結する天井部を含み、
前記第１側面部と前記第３側面部とが重なり、前記第２側面部と前記第４側面部とが重なったまま、前記第１モジュールフレームと前記第２モジュールフレームとが前記電池セル積層体を囲み、
前記複数の電池セルは、前記第１側面部、前記第２側面部、前記第３側面部および前記第４側面部と平行であるように積層され、
前記モジュールフレームの側面部が、重なった前記第１側面部および前記第３側面部ならびに重なった前記第２側面部および前記第４側面部によって形成され、
前記電池セルのスウェリングによる圧力を受ける前記モジュールフレームの側面部が、前記モジュールフレームの上面および下面よりも厚くなるように、前記第１モジュールフレームの前記第１側面部および前記第２側面部が前記第２モジュールフレームの上部角まで延び、前記第２モジュールフレームの前記第３側面部および前記第４側面部が前記第１モジュールフレームの下部角まで延びた、電池モジュール。
前記複数の電池セルは、直立または倒立形態に積層された、請求項１に記載の電池モジュール。
前記第１側面部は、前記第３側面部と前記電池セル積層体との間に位置し、
前記第２側面部は、前記第４側面部と前記電池セル積層体との間に位置する、請求項１または２に記載の電池モジュール。
前記第３側面部および前記第４側面部それぞれの端部は、前記第１モジュールフレームの下部角と溶接結合されて結合部を形成する、請求項３に記載の電池モジュール。
複数の電池セルが積層された電池セル積層体；および
前記電池セル積層体を収容するモジュールフレームを含み、
前記モジュールフレームは上部が開放された第１モジュールフレームおよび下部が開放された第２モジュールフレームを含み、
前記第１モジュールフレームは第１側面部、第２側面部および前記第１側面部と前記第２側面部とを連結する底部を含み、
前記第２モジュールフレームは第３側面部、第４側面部および前記第３側面部と前記第４側面部とを連結する天井部を含み、
前記第１側面部と前記第３側面部とが重なり、前記第２側面部と前記第４側面部とが重なったまま、前記第１モジュールフレームと前記第２モジュールフレームとが前記電池セル積層体を囲み、
前記複数の電池セルは、前記第１側面部、前記第２側面部、前記第３側面部および前記第４側面部と平行であるように積層され、
前記第１側面部は、前記第３側面部と前記電池セル積層体との間に位置し、
前記第２側面部は、前記第４側面部と前記電池セル積層体との間に位置し、
前記第３側面部および前記第４側面部の少なくとも一つは、前記第１側面部および前記第２側面部より延び、内側方向に折り曲げられた折曲部を含む、電池モジュール。
前記第３側面部および前記第４側面部の少なくとも一つは、前記第１側面部および前記第２側面部より延び、外側方向に折り曲げられたマウンティング部を含む、請求項３に記載の電池モジュール。
複数の電池セルが積層された電池セル積層体；および
前記電池セル積層体を収容するモジュールフレームを含み、
前記モジュールフレームは上部が開放された第１モジュールフレームおよび下部が開放された第２モジュールフレームを含み、
前記第１モジュールフレームは第１側面部、第２側面部および前記第１側面部と前記第２側面部とを連結する底部を含み、
前記第２モジュールフレームは第３側面部、第４側面部および前記第３側面部と前記第４側面部とを連結する天井部を含み、
前記第１側面部と前記第３側面部とが重なり、前記第２側面部と前記第４側面部とが重なったまま、前記第１モジュールフレームと前記第２モジュールフレームとが前記電池セル積層体を囲み、
前記複数の電池セルは、前記第１側面部、前記第２側面部、前記第３側面部および前記第４側面部と平行であるように積層され、
前記第１側面部は、前記第３側面部と前記電池セル積層体との間に位置し、
前記第２側面部は、前記第４側面部と前記電池セル積層体との間に位置し、
前記第３側面部および前記第４側面部の少なくとも一つは、前記第１側面部および前記第２側面部より延び、外側方向に折り曲げられたマウンティング部を含み、
前記マウンティング部が前記第１モジュールフレームの下部角と隣接して位置した、電池モジュール。
前記マウンティング部に一つ以上の貫通口が形成された、請求項６または７に記載の電池モジュール。
前記第１側面部と前記第３側面部の間および前記第２側面部と前記第４側面部の間の少なくとも一つに位置する接着部材をさらに含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池モジュール。
前記第１側面部と前記第３側面部との間および前記第２側面部と前記第４側面部との間の少なくとも一つに位置する剛性部材をさらに含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の電池モジュール。
前記剛性部材はプラスチック部材および金属板材の少なくとも一つを含む、請求項１０に記載の電池モジュール。
前記第１モジュールフレームは、前記第１側面部、前記第２側面部および前記底部が一体化した金属板材であり、
前記第２モジュールフレームは、前記第３側面部、前記第４側面部および前記天井部が一体化した金属板材である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の電池モジュール。
前記底部と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の電池モジュール。
前記モジュールフレームは、両側面が上面および下面より厚い、請求項１～１３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
請求項１～１４のいずれか一項による電池モジュールを一つ以上含む、電池パック。