JP7286787B2 - 短絡防止及び衝撃保護構造が強化されたバッテリーパック - Google Patents

短絡防止及び衝撃保護構造が強化されたバッテリーパック Download PDF

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Description

本発明は、バッテリーパックに関し、より具体的には、バッテリーセルを電気的に接続する作業時、または使用中における外部衝撃時に短絡の恐れを解消することができる短絡防止構造が適用されたバッテリーパックに関する。
本出願は、２０１９年１０月１０日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１２５４８３号に基づく優先権を主張し、該当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、多様な製品への適用が容易であり、高いエネルギー密度を有する電気的特性を有している。このような二次電池は、携帯用機器のみならず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適用されている。
二次電池は化石燃料の使用を画期的に減少させることができるという一次的な長所のみならず、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、エネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目を浴びている。
電気車両などに適用されるバッテリーパックは、高出力を得るために複数のバッテリーセルを含む複数のバッテリーモジュールを連結した構造を有している。そして、個々のバッテリーセルは、電極組立体としての正極及び負極集電体、セパレーター、及び活物質と、電解液などを含み、構成要素間の電気化学的反応によって反復的な充放電が可能である。
最近、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造に対する必要性が高まるにつれ、複数の二次電池が直列および／または並列に接続した複数のバッテリーモジュールが集積した構造のバッテリーパックに対する需要が増加しつつある。前記バッテリーパックは、そのエネルギー密度を高めるために複数のバッテリーモジュールを前後方向へ密着配置して、限定された空間に最大限多くのバッテリーモジュールを収納するように設計されている。ここで、各バッテリーモジュールは、円筒型セルとこれらを収納するためのセルハウジングと、を含んで構成された組立体を指す。このようなバッテリーモジュールがメタルプレートによって互いに電気的に直列接続することによりバッテリーパックが高出力を有するようになる。
図１を参照すると、例えば、いずれか一つのメタルプレート１は、いずれか一つのバッテリーモジュールの円筒型セルの正極端子と接触し、他の一つのメタルプレート２は、他の一つのバッテリーモジュールの円筒型セルの負極端子と接触する。このような二つのメタルプレートは、その一部がモジュール積層体の側面で重ねられて配置され、該当部分が溶接されることにより前記バッテリーモジュールが互いに直列接続する。
ところが、従来技術のバッテリーパックは、単位バッテリーモジュールが連続して密集配置されており、外部衝撃時、接触してはいけないメタルプレート同士が接触して短絡が発生する恐れがある。
また、単位バッテリーモジュールの側面外側にメタルプレートが露出しており、その間隔も狭くて、溶接作業前後における作業者のミスで任意の金属片が触れるなどによる短絡の危険がある。
そこで、外部衝撃や溶接作業前後におけるメタルプレート同士の接触によって短絡が発生しやすい従来のバッテリーパックの構造を改善する必要がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、外部からの衝撃時、メタルプレート同士の接触可能性を無くすことができ、溶接作業前後の短絡の危険性を低減させることができる短絡防止構造を強化したバッテリーパックを提供することを目的とする。
本発明のバッテリーパックによると、電極端子が上部及び下部に各々形成されている電池セル、及び前記電極端子のみが外部に露出するように前記電池セルを収容するセルハウジングを各々備え、前後方向へ配列される複数個のセルアセンブリーと、前記セルハウジングの上端部に取り付けられ、前記電池セルの上部電極端子と一体で接触する第１メタルプレートと、前記セルハウジングの下端部に取り付けられ、前記電池セルの下部電極端子と一体で接触する第２メタルプレートと、を含み、前記セルハウジングは、前記第１メタルプレートの一部及び前記第２メタルプレートの一部を折り曲げて各々上下方向へ差し込むように隙間を形成するスリットと、前記スリットと交差する方向に形成される貫通孔と、を備える側面部を含み、いずれか一つの前記セルハウジングに取り付けられる第１メタルプレートは、隣接する他の一つの前記セルハウジングに取り付けられる第２メタルプレートと前記貫通孔内で重ね合って配置され得る。
前記セルハウジングの側面部は、二重壁体を形成する外側壁及び内側壁を備え、前記スリットは前記外側壁と内側壁との間に高さ方向に形成され得る。
前記貫通孔は、前記外側壁に形成され得る。
前記セルハウジングの側面部は、前記スリットの内部で前記外側壁と前記内側壁とを連結し、前記スリットの内部空間を分割する短絡防止ブロックをさらに含み得る。
前記第１メタルプレートは、前記セルハウジングの上端部をカバーする第１端子接触部と、前記第１端子接触部の両端部から折り曲げられて延び、前記スリットの内部に挿入されて配置される第１折曲部と、を含み、前記第２メタルプレートは、前記セルハウジングの下端部をカバーする第２端子接触部と、前記第２端子接触部の両端部から折り曲げられて延び、前記スリットの内部に挿入されて配置される第２折曲部と、を含み得る。
前記セルハウジングは、前記電池セルの一部を収容する下部カバーと、前記下部カバーと上下に組み立てられて前記電池セルの残りの部分を収容する上部カバーと、を含み得る。
前記貫通孔の一部が前記下部カバーに形成され、前記貫通孔の残りの部分が前記上部カバーに形成され得る。
前記セルハウジングは、前面部において外側に向けて突出して形成された結合突起と、後面部において内側へ凹んだガイド溝と、を備え得る。
前記セルアセンブリーが前後方向へ連続的に組み立てられて各々一つの組立体として設けられる第１セルモジュール及び第２セルモジュールを含み、前記第２セルモジュールは、前記第１セルモジュールの上部に積層され得る。
前記第１セルモジュールと前記第２セルモジュールとの層間に組み立てられる放熱プレートをさらに含み、前記放熱プレートは、前記第１セルモジュールと前記第２セルモジュールとの間に介在される中間プレートと、前記中間プレートの両端部から上下方向へ延び、前記第１セルモジュールと前記第２セルモジュールの前方と後方を囲むように設けられる縦プレートと、を含み得る。
前記第１セルモジュールの上面と前記中間プレートの下面との接触界面、及び前記第２セルモジュールの下面と前記中間プレートの上面との接触界面に、熱伝達パッドがさらに介在され得る。
本発明の他の様態によると、前述したバッテリーパックを含む電気自動車を提供し得る。
本発明の一面によると、外部からの衝撃時、メタルプレート同士の接触可能性を無くすことができ、溶接作業前後における短絡の危険性を大幅低減させることができる短絡防止構造を強化したバッテリーパックを提供することができる。
特に、本発明によるバッテリーパックのセルハウジングは、側面部に備えられるスリットにメタルプレートの端部を差し込むようになっており、メタルプレートの外部露出を最小化すると共に、固定性を確保することができる。
また、前記スリットの内部に短絡防止ブロックが、互いに隣接するメタルプレートの間で物理的障壁として作用することにより、外部からの衝撃時、短絡の危険を大幅減少させることができる。
本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及されていない効果は、本明細書及び添付図面から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明確に理解されるだろう。
従来技術によるバッテリーパックにおいて、メタルプレートによる電気的接続構造を概略的に示す参照図である。 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す斜視図である。 図２の側面図である。 図３の第１セルモジュール、放熱プレート、第２セルモジュールの分解斜視図である。 本発明の一実施例による単位セルアセンブリーの一部を示す分解斜視図である。 本発明の一実施例によるセルアセンブリーとメタルプレートとの組立工程を示す図である。 本発明の一実施例によるセルアセンブリーとメタルプレートとの組立工程を示す図である。 図６のセルアセンブリーの平面図である。 図７のＡ領域に対応する図面であって、セルハウジングの側面部において外側壁の内側構造を示すための切開斜視図である。 図３に対応する図面であって、本発明の一実施例によるバッテリーパックのメタルプレートの連結構造を示すための図である。 本発明の一実施例によるメタルプレート同士の概略的な溶接工程図である。
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や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ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、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２は、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す斜視図であり、図３は、図２の側面図あり、図４は、図３の第１セルモジュール、放熱プレート、及び第２セルモジュールの分解斜視図である。
これらの図面を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーパックは、複数の電池セル１１の集合体である第１セルモジュール１００及び前記第１セルモジュール１００の上部に配置される第２セルモジュール２００、前記第１セルモジュール１００と第２セルモジュール２００との間に組み立てられる放熱プレート３００、そして電池セル１１の充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ４００、リレー５００、電圧センシング手段６００、電流センサー、ヒューズなどの電装品を含んで構成され得る。
本発明は、前記第１セルモジュール１００及び第２セルモジュール２００の構成要素であるセルアセンブリー１０の組立構造と、外部からの衝撃時におけるメタルプレート同士の短絡の危険性を無くすための短絡防止構造が主な特徴であることから、以下では、前記主な特徴的構成について詳しく説明する。一方、前記ＢＭＳ４００、電流センサー、ヒューズなどの電装品は公知の構成であるので、当業者であれば、その一般的な作動と組立て構造を容易に把握できるであろう。
第１セルモジュール１００及び第２セルモジュール２００を形成する主要構成を見ると、前記第１セルモジュール１００及び第２セルモジュール２００は、複数個のセルアセンブリー１０と、第１メタルプレート２０及び第２メタルプレート３０とを含み得る。
前記第１セルモジュール１００及び第２セルモジュール２００は、セルアセンブリー１０が前後方向へ連続的に組み立てられ、各セルアセンブリー１０が第１メタルプレート２０及び第２メタルプレート３０によって電気的に接続して設けられた構成品であるといえる。
本実施例のバッテリーパックは、容量とエネルギー密度を高めるために、前記第１セルモジュール１００及び第２セルモジュール２００が二層構造で配置されたものであるが、前記第１セルモジュール１００のみの単層構造であるか、または第３セルモジュール、第４セルモジュールをさらに含む３層構造または４層構造にバッテリーパックを設計変更することもいくらでも可能である。
放熱プレート３００は、中間プレート３１０と、縦プレート３２０、３３０と、を含み得る。具体的に、図３及び図４を参照すると、中間プレート３１０は、第１セルモジュール１００と第２セルモジュール２００との層間に配置され、縦プレート３２０、３３０は、前記中間プレート３１０の両端部から上下方向へ延び、前記第１セルモジュール１００及び前記第２セルモジュール２００の前方と後方を囲むように設けられ得る。
そして、前記第１セルモジュール１００の上面と前記中間プレート３１０の下面との接触界面、そして前記第２セルモジュール２００の下面と前記中間プレート３１０の上面との接触界面に、熱伝達パッド９００がさらに介在され得る。
前記第１セルモジュール１００の下面及び前記第２セルモジュール２００の上面には各々、熱伝達率が優秀な下部パッド７００及び上部パッド８００と、これらに接触して熱を吸収する冷却媒体（図示せず）が配置され得る。
このような構成によると、バッテリーパックの充放電時に発生する電池セル１１の熱は、第１セルモジュール１００の下部と第２セルモジュール２００の上部から外部へ放熱できる。特に、前記中間プレート３１０及び放熱プレート３００が、第１セルモジュール１００と第２セルモジュール２００との間で熱伝達経路として作用することにより、第１セルモジュール１００の上部及び第２セルモジュール２００の下部の熱を円滑に放熱できる。また、前記中間プレート３１０及び放熱プレート３００は、何らかの原因によって前記第１セルモジュール１００が発火または爆発する場合、防火壁として作用して第２セルモジュール２００への連鎖発火または連鎖爆発を阻止する役割を果たすことができる。
前記セルアセンブリー１０は、図５及び図６に示したように、電池セル１１と、前記電池セル１１を収容するセルハウジング１２と、を含む。
前記電池セル１１は、電極端子が上部及び下部に各々形成されている円筒型電池セル１１であり得る。円筒型電池セル１１は、通常、ゼリーロールタイプの電極組立体と、前記電極組立体を収容する内部空間を有し、上端が開放されている円筒状の金属材質の電池缶と、前記電池缶の上端を遮蔽するように形成されたキャップ組立体と、を含んで構成され得る。ここで、前記キャップ組立体が正極端子１１ａを形成し、電池缶の底面が負極端子を形成する。そして、電池缶の側部は、絶縁フィルムで被覆され得る。
本実施例は、電池セル１１として円筒型の電池セル１１を採用したが、電池セル１１は必ず円筒状ではなくてもよい。例えば、電池セル１１は、望ましくは、機械的剛性の高い金属缶型の二次電池として、多角形状であってもよい。
セルハウジング１２は、前記電池セル１１の一部を収容する下部カバー１２ａと、前記下部カバー１２ａの上部に組み立てられて前記電池セル１１の残りの部分を収容する上部カバー１２ｂと、を含み得る。
前記下部カバー１２ａ及び上部カバー１２ｂには、各々内部に円筒型電池セル１１を一つずつ入れ、これらが起立して配置されるように支持するソケットが設けられ得る。そして、下部カバー１２ａの下面及び上部カバー１２ｂの上面には、前記ソケットと上下方向に一致する円形のホールＨ１が設けられ得る。
このような下部カバー１２ａに円筒型電池セル１１を入れた後、前記下部カバー１２ａに上部カバー１２ｂを組み立てて円筒型電池セル１１の上部を覆うと、円筒型電池セル１１が動かないようにセルハウジング１２に拘束され、前記下部カバー１２ａのホールＨ１及び前記上部カバー１２ｂのホールＨ１を通じて円筒型電池セル１１の正極端子１１ａと負極端子のみがセルハウジング１２の外部に露出できる。
下部カバー１２ａ及び上部カバー１２ｂは、組立ての便宜のために、例えば、上部カバー１２ｂの前面部及び後面部の周り方向に沿って係止突起Ｃ１が備えられ、下部カバー１２ａの前面部と後面部には、前記係止突起Ｃ１と係合する係止孔Ｃ２が備えられ得る。
また、前記セルハウジング１２は、前面部に外側に向けて突出して形成された結合突起１５と、後面部に内側へ凹んだガイド溝１６と、をさらに備え得る。
例えば、図７及び図８に示したように、セルハウジング１２は、前面部に二つの結合突起１５を備え、後面部に前記結合突起１５に対応する二つのガイド溝１６を備え得る。
このようなセルハウジング１２の結合突起１５及びガイド溝１６は、複数個のセルハウジング１２を前後方向へ連続的に組み立てるための手段として用いられ得る。即ち、いずれか一つのセルハウジング１２の結合突起１５を、他の一つのセルハウジング１２のガイド溝１６に上下方向へ挿入する方式で、二つのセルハウジング１２を組み立て得る。この場合、前記結合突起１５及びガイド溝１６が組立て基準になるため、セルハウジング１２同士の位置ずれが発生せず、結合突起１５とガイド溝１６とが互いに噛み合っており、セルハウジング１２が分離されにくい。
前記結合突起１５及びガイド溝１６の形状は本実施例に限定されず、例えば、横断面が「Ｔ」字形などで具現され得る。
図６及び図７をさらに参照すると、本発明のバッテリーパックは、円筒型電池セル１１の電気的接続手段としてメタルプレートを備える。前記メタルプレートは、セルハウジング１２の上端部に取り付けられ、円筒型電池セル１１の正極端子（上部電極端子）１１ａと一体で接触する第１メタルプレート２０と、セルハウジング１２の下端部に取り付けられて円筒型電池セル１１の下部電極端子と一体で接触する第２メタルプレート３０と、を含む。
各セルハウジング１２の中に収納される円筒型電池セル１１は、いずれも極性が同じ方向を向くように収納されている。即ち、円筒型電池セル１１は、正極端子１１ａがセルハウジング１２の上端部に向き、負極端子は、セルハウジング１２の下端部に向くように起立して配置されている。
前記第１メタルプレート２０は、円筒型電池セル１１の正極端子１１ａに一体で接触し、第２メタルプレート３０は、円筒型電池セル１１の負極端子に一体で接触する。したがって、前記第１メタルプレート２０が一つのセルアセンブリー１０の正極端子のような機能をするようになり、前記第２メタルプレート３０は、前記一つのセルアセンブリー１０の負極端子のような機能をするようになる。勿論、前記円筒型電池セル１１が、セルハウジング１２の上端部に負極端子が向き、セルハウジング１２の下端部に正極端子が向くように起立して配置されている場合であれば、前記第１メタルプレート２０は、負極端子として機能し、第２メタルプレート３０は正極端子に機能するようになる。
このような本実施例による一つのセルアセンブリー１０は、前記第１メタルプレート２０及び第２メタルプレート３０によって円筒型電池セル１１が並列接続するように構成されることにより、電気的容量を非常に高く提供することができる。前記セルアセンブリー１０一つ当たりの電気的容量をさらに増加または減少させる必要がある場合、前記セルアセンブリー１０に含まれる円筒型電池セル１１の個数を加減すればよい。
そして、前記セルアセンブリー１０を必要な個数だけ直列接続することにより、バッテリーパックの全体出力を所望の通り高めることができる。即ち、一つのセルアセンブリー１０の正極端子を他のセルアセンブリー１０の負極端子に接続する方式でセルアセンブリー１０を直列接続して出力を高めることができる。
本発明は、前記セルアセンブリー１０同士を空間効率的に直列接続するために、前記第１メタルプレート２０及び第２メタルプレート３０の両端部を折り曲げてセルハウジング１２の両側面部１７に配置し、セルアセンブリー１０を前後方向へ連続して組み立てた後、セルアセンブリー１０の第１メタルプレート２０及び第２メタルプレート３０を接続する方式で構成される。
具体的に、図６、図７、及び図９をさらに参照すると、第１メタルプレート２０は、ほぼ広い板状体の形態でセルハウジング１２の上端部をカバーするように設けられる第１端子接触部２１と、前記第１端子接触部２１の両端部から折り曲げられて下方へ延びる第１折曲部２２とを含むように構成され、第２メタルプレート３０は、前記第１メタルプレート２０と類似な形状であって、セルハウジング１２の下端部をカバーするように設けられる第２端子接触部３１と、前記第２端子接触部３１の両端部から折り曲げられて上方へ延びる第２折曲部３２を含むように構成される。
そして、前記第１折曲部２２及び第２折曲部３２が、各々セルハウジング１２の側面部１７に並んで配置され、セルアセンブリー１０同士を直列接続する手段として使用され得る。例えば、いずれか一つのセルアセンブリー１０の第１折曲部２２は、前記第１端子接触部２１の鉛直下方へ斜めに延び、セルハウジング１２の幅Ｗの範囲を超えるように設けられ得る。二つのセルアセンブリー１０を組み立てると、いずれか一つの第１折曲部２２が他の一つの第２折曲部３２と接触するようになり、該当接触部位を溶接して二つのセルアセンブリー１０を直列接続する。このような方式で全てのセルアセンブリー１０が直列接続できる。
一方、本発明は、前記メタルプレート同士の短絡の危険性を無くす目的で、前記第１折曲部２２及び第２折曲部３２がセルハウジング１２の側面部１７に隠されるように構成されている。
このために、前記セルハウジング１２は、第１メタルプレート２０の第１折曲部２２及び前記第２メタルプレート３０の第２折曲部３２を各々上下方向へ差し込み可能に隙間を形成するスリット１７ｃと、前記スリット１７ｃと交差する方向に形成される貫通孔１７ｄと、を備える側面部１７をさらに含み得る。
前記セルハウジング１２の側面部１７は、二重壁体を形成する外側壁１７ａ及び内側壁１７ｂを備え、前記スリット１７ｃは、前記外側壁１７ａと内側壁１７ｂとの間に高さ方向へ形成され得る。言い換えれば、前記外側壁１７ａ及び内側壁１７ｂは、前記スリット１７ｃが形成されるように（±Ｙ軸方向へ）互いに離隔しており、このようなスリット１７ｃに前記第１折曲部２２及び第２折曲部３２が、上下へ（±Ｚ軸方向）挿入されて配置され得る。この際、同じセルハウジング１２の側面部１７に差し込まれる第１メタルプレート２０の第１折曲部２２と第２メタルプレート３０の第２折曲部３２とが接触すると、短絡されるため、これらは前記スリット１７ｃの内部で接触しないように、互いに反対方向へ斜めに上下方向へ延びて設けられ得る。
そして、前記スリット１７ｃと連通する貫通孔１７ｄは、前記外側壁１７ａに形成され得る。より具体的には、下部カバー１２ａ及び上部カバー１２ｂは、一領域が切開された形態で提供され、これらが上下結合することにより貫通孔１７ｄが形成される。このような貫通孔１７ｄは後述するが、メタルプレートを溶接するための場所として用いられ得る。
前記セルハウジング１２の側面部１７は、スリット１７ｃの内部で前記外側壁１７ａと前記内側壁１７ｂとを連結し、前記スリット１７ｃの内部空間を分割する短絡防止ブロック１７ｅをさらに含み得る。
外側壁１７ａは、内側壁１７ｂと所定の間隔で離隔しているが、前記短絡防止ブロック１７ｅを介して連結されており、前記内側壁１７ｂと一体で形成され得る。
前記短絡防止ブロック１７ｅは、前記スリット１７ｃの内部空間をほぼ左右に分割するように設けられ得る。分割された短絡防止ブロック１７ｅの左側空間には、第１メタルプレート２０の第１折曲部２２が配置され、前記短絡防止ブロック１７ｅの右側空間には、第２メタルプレート３０の第２折曲部３２が配置され得る。
このような短絡防止ブロック１７ｅは、図９のように、スリット１７ｃの内部空間で、前記第１メタルプレート２０の第１折曲部２２と第２メタルプレート３０の第２折曲部３２とを互いに物理的に隔離する障壁として機能できる。即ち、同じセルハウジング１２に取り付けられる第１メタルプレート２０の第１折曲部２２及び第２メタルプレート３０の第２折曲部３２は、前記短絡防止ブロック１７ｅを挟んでずれて配置されるので、これらの接触が根本的に防止される。
したがって、セルハウジング１２の側面部１７に上下へ前記第１メタルプレート２０の第１折曲部２２及び前記第２メタルプレート３０の第２折曲部３２を差し込む組立過程で、これらが各々短絡防止ブロック１７ｅを挟んでずれるようにガイドされて互いに接触することなく取り付けられ、短絡の危険性が非常に低い。また、組み立てられた後、外部から（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向へ）衝撃が加えられるとしても、同じセルハウジング１２に取り付けられている第１メタルプレート２０の第１折曲部２２と第２メタルプレート３０の第２折曲部３２とが接触して短絡が発生する可能性はほとんどない。
一方、いずれか一つの前記セルハウジング１２に取り付けられる第１メタルプレート２０は、隣接する他の一つの前記セルハウジング１２に取り付けられる第２メタルプレート３０と前記貫通孔１７ｄ内で重ねられるように配置され得る。
図１０及び図１１を参照してさらに説明すれば、ａ番のセルハウジング１２に取り付けられる第１メタルプレート２０の第１折曲部２２は、ａ番のセルハウジング１２のスリット１７ｃ及びｂ番のセルハウジング１２のスリット１７ｃにかけて配置され、ｂ番のセルハウジング１２に取り付けられる第２メタルプレート３０の第２折曲部３２と重ねられ得る。そして、前記重ねられた領域は、ｂ番のセルハウジング１２の貫通孔１７ｄを通じて外部に露出し得る。
前記ａ番のセルハウジング１２の第１メタルプレート２０と、ｂ番のセルハウジング１２の第２メタルプレート３０とは、ｂ番のセルハウジング１２の貫通孔１７ｄを通じてレーザー溶接作業によって互いに接続し得る。
このような本発明の前記構成によると、溶接を行うメタルプレートの一部がセルハウジング１２のスリット１７ｃ内で固定的に位置しており、溶接作業が容易となる。また、セルハウジング１２の外側壁１７ａの内側にメタルプレートが隠されており、前記溶接作業の前後において作業者のミスで溶接ジグまたは金属性治具などがセルハウジング１２の側面部１７に触れたとしても短絡が発生する恐れがほとんどないという長所がある。
第１セルモジュール１００及び第２セルモジュール２００は各々、前述したようなパターンでセルアセンブリー１０が直列接続して構成され得る。そして、前記第１セルモジュール１００と第２セルモジュール２００とは、金属プレート状で設けられるモジュール連結用バスバー４０によって電気的に接続し得る。例えば、前記モジュール連結用バスバーは、第１セルモジュール１００において最後に位置するセルアセンブリー１０の第２メタルプレート３０と、第２セルモジュール２００において最後に位置するセルアセンブリー１０の第２メタルプレート３０とを接続し得る。参考までに、本実施例は、前記第２セルモジュール２００の電池セル１１を第１セルモジュール１００とは逆に、正極端子が下向きに、負極端子が上向きに起立して配置している。したがって、第２セルモジュール２００の全ての第１メタルプレート２０は負極を帯び、第２メタルプレート３０は正極を帯びる。前記モジュール連結用バスバーが配置される経路上に絶縁パッドをさらに設けることにより絶縁性を確保することが望ましい。
以上で説明したように、本発明の構成によると、エネルギー密度が高いながらも、外部からの衝撃時、メタルプレート同士の接触可能性を無くすことができ、溶接作業の前後における短絡の危険性を大幅減少させることができる短絡防止構造を強化したバッテリーパックを提供することができる。
一方、前述した本発明によるバッテリーパックは、大容量のエネルギー貯蔵デバイスまたは電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用可能である。
以上、本発明の望ましい実施例について図示及び説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく当該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多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は、特許請求の範囲に記載の範囲内に含まれる。
なお、本明細書において、上、下、左、右などのように方向を示す用語が使用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものであるだけで、観測者の位置や対象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。
１０ セルアセンブリー
１１ 電池セル
１２ セルハウジング
１７ 側面部
１７ｃ スリット
１７ｄ 貫通孔
２０ 第１メタルプレート
３０ 第２メタルプレート

Claims (12)

  1. 電極端子が上部及び下部に各々形成されている電池セルと、前記電極端子のみが外部に露出するように前記電池セルを収容するセルハウジングと、を各々備え、前後方向へ配列される複数個のセルアセンブリーと、
    前記セルハウジングの上端部に取り付けられ、前記電池セルの上部電極端子と一体で接触する第１メタルプレートと、
    前記セルハウジングの下端部に取り付けられ、前記電池セルの下部電極端子と一体で接触する第２メタルプレートと、を含み、
    前記セルハウジングは、
    前記第１メタルプレートの一部及び前記第２メタルプレートの一部を折り曲げて各々上下方向へ差し込むように隙間を形成するスリットと、前記スリットと交差する方向に形成される貫通孔と、を備える側面部を含み、
    いずれか一つの前記セルハウジングに取り付けられる前記第１メタルプレートは、隣接する他の一つの前記セルハウジングに取り付けられる前記第２メタルプレートと前記貫通孔内で一部が重ね合って配置されることを特徴とする、バッテリーパック。
  2. 前記セルハウジングの側面部は、二重壁体を形成する外側壁及び内側壁を備え、前記スリットは前記外側壁と内側壁との間に高さ方向に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記貫通孔は、前記外側壁に形成されることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
  4. 前記セルハウジングの側面部は、前記スリットの内部で前記外側壁と前記内側壁とを連結し、前記スリットの内部空間を分割する短絡防止ブロックをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
  5. 前記第１メタルプレートは、前記セルハウジングの上端部をカバーする第１端子接触部と、前記第１端子接触部の両端部から折り曲げられて延び、前記スリットの内部に挿入されて配置される第１折曲部と、を含み、
    前記第２メタルプレートは、前記セルハウジングの下端部をカバーする第２端子接触部と、前記第２端子接触部の両端部から折り曲げられて延び、前記スリットの内部に挿入されて配置される第２折曲部と、を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  6. 前記セルハウジングは、
    前記電池セルの一部を収容する下部カバーと、
    前記下部カバーと上下に組み立てられて前記電池セルの残りの部分を収容する上部カバーと、
    含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  7. 前記貫通孔の一部が前記下部カバーに形成され、前記貫通孔の残りの部分が前記上部カバーに形成されていることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーパック。
  8. 前記セルハウジングは、
    前面部において外側に向けて突出して形成された結合突起と、
    後面部において内側へ凹んだガイド溝と、
    を備えることを特徴とする、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. 前記セルアセンブリーが前後方向へ連続的に組み立てられて各々一つの組立体として設けられる第１セルモジュール及び第２セルモジュールを含み、
    前記第２セルモジュールは、前記第１セルモジュールの上部に積層されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  10. 前記第１セルモジュールと前記第２セルモジュールとの層間に組み立てられる放熱プレートをさらに含み、
    前記放熱プレートは、
    前記第１セルモジュールと前記第２セルモジュールとの間に介在される中間プレートと、
    前記中間プレートの両端部から上下方向へ延び、前記第１セルモジュールと前記第２セルモジュールの前方及び後方を囲むように設けられる縦プレートと、
    含むことを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーパック。
  11. 前記第１セルモジュールの上面と前記中間プレートの下面との接触界面、及び前記第２セルモジュールの下面と前記中間プレートの上面との接触界面に、熱伝達パッドがさらに介在されることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリーパック。
  12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリーパックを含む、自動車。
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