(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが充放電可能な複数のバッテリセル又はユニットモジュール（ユニットセル）を備えている２つ以上のバッテリモジュールが、パックケースとベースプレートとの間に画定された空間の中に取り付けられた構造を有するように構成された中型又は大型のバッテリパックであって、
複数の冷却部材であって、それぞれが、
前記ユニットセルのうちの対応する１つずつの外側に接触して配置された放熱フィンと、
前記放熱フィンの下端に接続された冷却剤管路であって、冷却剤が前記冷却剤管路に沿って流れることを可能にする冷却剤管路と、
を備える冷却部材が、前記ユニットセル間の境界に取り付けられており、
前記バッテリモジュールの下方に位置付けられる前記ベースプレートが、前記冷却剤管路の中の冷却剤の流れ方向に対応する冷却剤の流れ方向を有する冷却剤流路を形成するように構成されており、
前記パックケースは、前記ベースプレートに、前記バッテリモジュールが前記ベースプレート上に取り付けられた状態で連結されており、
前記ユニットモジュールから発生した熱を取り除くための冷却剤が、前記ベースプレートの前記冷却剤流路の一方の側部から導入され、前記冷却部材それぞれの前記冷却剤管路を通じて流れ、次いで、前記ベースプレートの前記冷却剤流路の他方の側部に排出され、
前記冷却部材のそれぞれの前記冷却剤管路は、縦断面において、多角形状の中空構造、楕円形状の中空構造、又は円形状の中空構造のような中空構造を有するように構成され、前記中空構造を通じて前記冷却剤が流れ、
前記冷却部材のそれぞれの前記冷却剤管路は、プレート形状の部材を屈曲させることにより形成されて縦断面において中空構造を有し、前記冷却剤管路の屈曲された端部は前記放熱フィンに連結されている、
中型又は大型のバッテリパック。
【請求項２】
前記バッテリセルのそれぞれはプレート形状のバッテリセルであることを特徴とする請求項１に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項３】
前記バッテリセルのそれぞれは、電極アセンブリが、樹脂層及び金属層を備えるポーチ形状のバッテリケースの中に取り付けられている構造を有するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項４】
前記ユニットモジュールのそれぞれは、
２つ以上のバッテリセルであって、前記バッテリセルの電極端子が互いに直列接続されているバッテリセルと、
互いに連結されて前記バッテリセルの外側を覆うセルカバーと、
を備える構造を有するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項５】
前記冷却部材のそれぞれは、前記冷却剤管路が前記放熱フィンに一体的に形成される構造を有するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項６】
前記冷却部材のそれぞれの前記冷却剤管路は、四角形状の中空構造を有するように構成され、前記中空構造を通じて前記冷却剤が流れることを特徴とする請求項１に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項７】
前記冷却部材のそれぞれの前記冷却剤管路は、前記冷却剤の流れ方向において前記中空構造の内側に形成された２つ以上の突出部を有し、これにより前記冷却剤管路と前記冷却剤との間の接触面積を最大化することを特徴とする請求項１に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項８】
前記冷却部材のそれぞれは、熱伝導性を示す金属材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項９】
前記ベースプレートは、Ｕ字状形状に実質的に形成され、且つ前記ベースプレートの両端に上方の突出部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項１０】
前記上方の突出部のそれぞれは、前記冷却部材のそれぞれの冷却剤管路の高さと同じ高さを有し、これにより前記冷却剤管路は前記ベースプレートに安定的に取り付けられ得ることを特徴とする請求項９に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項１１】
前記冷却剤流路は、前記ベースプレートの前記上方の突出部と前記ユニットセルそれぞれの底部とによって画定される空間の中に形成されることを特徴とする請求項９に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項１２】
前記冷却剤は空気であることを特徴とする請求項１に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項１３】
前記冷却剤は水であることを特徴とする請求項１に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項１４】
前記バッテリパックは電気自動車、ハイブリッド電気自動車又はプラグインハイブリッド電気自動車用の電源として用いられることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の中型又は大型のバッテリパック。
【請求項１５】
モジュールケースの中に取り付けられた複数のバッテリセルを備え、前記バッテリセルは互いに隣接して横方向に配列されているバッテリモジュールであって、
冷却部材が前記バッテリセル間の少なくとも１つの境界に取り付けられており、
前記冷却部材は、
前記バッテリセルのうちの対応する１つずつの外側に接触して配置された放熱フィンと、
前記放熱フィンの一端に一体的に形成された冷却剤管路であって、冷却剤が前記冷却剤管路に沿って流れることを可能にする冷却剤管路と、を備え、
前記冷却剤管路は、縦断面において、多角形状の中空構造、楕円形状の中空構造、又は円形状の中空構造のような中空構造を有するように構成され、前記中空構造を通じて前記冷却剤が流れ、
前記冷却剤管路は、プレート形状の部材を屈曲させることにより形成されて縦断面において中空構造を有し、前記冷却剤管路の屈曲された端部は前記放熱フィンに連結されていることを特徴とするバッテリモジュール。
【請求項１６】
前記冷却剤管路は、前記バッテリモジュールの上側部分又は下側部分に形成されることを特徴とする請求項１５に記載のバッテリモジュール。
【請求項１７】
前記バッテリモジュールの外側に取り付けられたコネクタをさらに備える請求項１５に記載のバッテリモジュール。
【請求項１８】
バッテリセル間の境界に接触方式で取り付けられた冷却部材であって、
前記冷却部材は、
前記バッテリセルの外側に接触して配置された放熱フィンと、
前記放熱フィンの一端に接続された冷却剤管路であって、前記冷却剤管路は中空構造を有し、前記中空構造を通じて冷却剤が流れる、前記冷却剤管路と、
を備え、
前記冷却剤管路は、縦断面において、多角形状の中空構造、楕円形状の中空構造、又は円形状の中空構造を有するように構成され、前記中空構造を通じて前記冷却剤が流れ、
前記冷却剤管路は、前記冷却剤の流れ方向において前記中空構造の内側に形成された２つ以上の突出部を有し、これにより前記冷却剤管路と前記冷却剤との間の接触面積を最大化し、
前記冷却剤管路は、プレート形状の部材を屈曲させることにより形成されて縦断面において中空構造を有し、前記冷却剤管路の屈曲された端部は前記放熱フィンに連結されていることを特徴とする冷却部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善された冷却効率を有する中型又は大型のバッテリパックに関し、より具体的には、それぞれが充放電可能な複数のバッテリセル又はユニットモジュール（ユニットセル）を含んでいる２つ以上のバッテリモジュールが、パックケースとベースプレートとの間に画定された空間の中に取り付けられている構造を有するように構成された、中型又は大型のバッテリパックに関し、冷却部材であって、これら冷却部材それぞれが、ユニットセルのうちの対応するものの外側に接触して配置された放熱フィンと、この放熱フィンの下端に接続されて、冷却剤がこの冷却剤管路に沿って流れることを可能にする冷却剤管路と、を含んでいる冷却部材が、前記ユニットセル間の境界に取り付けられ、バッテリモジュールの下方に位置付けられたベースプレートが、冷却剤管路の冷却剤流れ方向に対応する冷却剤流れ方向を有する冷却剤流路を形成するように構成されているとともに、パックケースが、ベースプレートに、バッテリモジュールがベースプレート上に取り付けられた状態で連結されている。
【背景技術】
【０００２】
近年、充放電可能な二次バッテリが、ワイヤレスモバイル装置用の電源として広く用いられてきている。また、二次バッテリは、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、及びプラグインハイブリッド電気自動車（プラグインＨＥＶ）用の電源として、かなりの注目を集めてきており、これら自動車は、化石燃料を用いる既存のガソリン自動車及びディーゼル自動車によって引き起こされる、大気汚染のような問題を解決するために開発されてきた。
【０００３】
小型のモバイル装置は、これら装置それぞれ用に、１つ又は幾つかのバッテリセルを用いる。他方で、自動車のような中型又は大型の装置は、高出力及び大容量がこれら中型又は大型の装置用に必要とされるので、互いに電気的に接続された複数のバッテリセルを有する中型又は大型のバッテリモジュールを用いる。
【０００４】
好ましくは、中型又は大型のバッテリモジュールは、可能な限り小さいサイズ及び重量を有するように製造される。従って、高い集積度で積み重ねることができ且つ小さな重量対容量比を有する、角柱状のバッテリ又はポーチ形状のバッテリが、中型又は大型のバッテリモジュールのバッテリセル（ユニットセル）として通常用いられる。とりわけ、ポーチ形状のバッテリは軽量であり、ポーチ形状のバッテリの製造コストは安く、ポーチ形状のバッテリの形状を変更することは容易であるので、被覆部材としてアルミ積層シートを用いるポーチ形状のバッテリに、多くの関心が現在集中している。
【０００５】
このような中型又は大型のバッテリモジュールを構成しているバッテリセルは、充放電可能な二次バッテリである。その結果として、多量の熱が、高出力且つ大容量の二次バッテリから、バッテリの充放電中に発生する。とりわけ、バッテリモジュールに広く用いられているポーチ形状のバッテリそれぞれの積層シートは、ポーチ形状のバッテリの表面に被覆された、低い熱伝導性を示すポリマー材料を有し、その結果、バッテリセルの全体の温度を効果的に下げることが困難となっている。
【０００６】
バッテリモジュールの充放電中にバッテリモジュールから発生する熱が、バッテリモジュールから効果的に除去されない場合、熱はバッテリモジュールに蓄積し、その結果、バッテリモジュールの劣化が早められる。状況によっては、バッテリモジュールは発火又は破裂する場合がある。従って、冷却システムが、複数の中型又は大型のバッテリモジュールを含む高出力且つ大容量のバッテリである、自動車用の中型又は大型のバッテリパックに必要とされ、これにより、バッテリパックの中に取り付けられたバッテリセルを冷却する。
【０００７】
中型又は大型のバッテリパックの中に取り付けられるバッテリモジュールそれぞれは、複数のバッテリセルを高い集積度で積み重ねることにより、通常、製造される。この場合には、バッテリセルは、これらバッテリセルが所定の間隔で配列されて、これによりバッテリセルの充放電中に発生した熱が取り除かれる状態で積み重ねられる。例えば、バッテリセルは、これらバッテリセルが追加の部材を用いることなく所定の間隔で配列された状態で、連続して積み上げられ得る。或いは、バッテリセルが低い機械的強度を有する場合には、１つ以上のバッテリセルがバッテリカートリッジの中に取り付けられ、複数のバッテリカートリッジが積み重ねられてバッテリモジュールを構成する。冷却剤通路が、積み重ねられたバッテリセル間、又は積み重ねられたバッテリモジュール間に画定することができ、これにより、積み重ねられたバッテリセル間、又は積み重ねられたバッテリモジュール間に蓄積した熱は効果的に取り除かれる。
【０００８】
しかしながら、この構造においては、バッテリセルの数に対応した複数の冷却剤通路を設ける必要があり、その結果、バッテリパックの全体のサイズが増大する。
【０００９】
とりわけ、冷却構造が水冷タイプの冷却システムをベースにしている場合、複数の冷却剤通路がバッテリセル間、又はバッテリモジュール間に画定され、その結果、冷却構造を設計することが非常に難しい。加えて、冷却部材がバッテリパックの特定の領域に取り付けられて冷却構造を構成している場合、バッテリパックの全体のサイズは増大する。
【００１０】
また、冷却構造が空冷タイプの冷却システムをベースにしている場合、冷却剤通路の間隔は、複数のバッテリセル又は複数のバッテリモジュールが積み重ねられている場合、バッテリパックのサイズを考慮して、比較的狭められる。結果として、冷却構造の設計は複雑化される。つまり、高い圧力損失が、冷却剤入口に比べて狭い間隔で配列された冷却剤通路によって引き起こされ、その結果、冷却剤入口及び冷却剤出口の形状及び位置を設計することが難しくなる。また、このような圧力損失を防ぐためにファンがさらに設けられる場合があり、ひいては、電力消費、ファンノイズ、スペース又は同様のものに起因して、設計が制限される場合がある。
【００１１】
さらに、冷却構造が空冷タイプの冷却システムをベースにしている場合、冷却剤通路は、バッテリパックの上側部分及び下側部分に設けられて冷却剤導入部分と冷却剤排出部分とを構成し、これにより冷却剤は、冷却剤導入部分から導入されてそれぞれのバッテリモジュールを冷却し、次いで冷却剤排出部分から排出され、その結果、バッテリパックの全体のサイズが増大する。
【００１２】
それ故に、高出力且つ大容量の電力を提供し、単純かつ小型の構造として製造することができ、並びに優れた冷却効率及び安全性を示すバッテリパックに対する高い必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、本発明は、上述の問題、及びさらに解消されなければならない別の技術的問題を解決するために発明された。
【００１４】
特に、本発明の目的は、冷却剤管路と冷却剤との間の接触面積を最大化する形状に形成された冷却剤管路が、冷却フィンの下側部分に一体に形成され、従って、バッテリパックの冷却効率が最大化される構造を有するように構成された、中型又は大型のバッテリパックを提供することである。
【００１５】
また、本発明の別の目的は、冷却剤通路がバッテリパックの特定の領域に位置付けられ、従って、バッテリパックの全体のサイズの増大が抑えられる構造を有するように構成された中型又は大型のバッテリパックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一態様によると、上述の目的及び別の目的は、それぞれが充放電可能な複数のバッテリセル又は複数のユニットモジュール（ユニットセル）を含んでいる２つ以上のバッテリモジュールが、パックケースとベースプレートとの間に画定される空間の中に取り付けられた構造を有するように構成された、中型又は大型のバッテリパックの提供によって達成することができ、複数の冷却部材であって、それぞれが、ユニットセルのうちの対応する１つずつの外側に接触して配置された放熱フィンと、これら放熱フィンの下端に接続された冷却剤管路であって、冷却剤がこの冷却剤管路に沿って流れることを可能にする冷却剤管路と、を含む冷却部材が、ユニットセル間の境界に取り付けられており、バッテリモジュールの下方に位置付けられたベースプレートが、冷却剤管路の中の冷却剤の流れ方向に対応する冷却剤の流れ方向を有する冷却剤流路を形成するように構成されており、パックケースは、バッテリモジュールがベースプレート上に取り付けられた状態でベースプレートに連結されており、及び、ユニットモジュールから発生した熱を除去するための冷却剤が、ベースプレートの冷却剤流路の一方の側部から導入され、冷却部材それぞれの冷却剤管路を通じて流れ、次いでベースプレートの冷却剤流路の他方の側部に排出される。
【００１７】
中型又は大型のバッテリパックは、冷却剤がパックケースの一方から導入され、ユニットセル間に配置された冷却部材の冷却剤管路を通じて流れ、次いでパックケースの他方から排出されるように構成される。その結果として、冷却剤は、バッテリパック内のユニットセル間の境界に取り付けられた放熱フィンを介して流れて、バッテリセルそれぞれを冷却し、これによって、追加の熱伝導部材なしに高い冷却効率を示す。
【００１８】
また、冷却剤通路がバッテリモジュールの下方のみに設けられるので、冷却剤流路がバッテリモジュールの上方及び下方に設けられた従来の冷却システムが適用されているバッテリパックと比べて、より小型の構造を有する、中型又は大型のバッテリパックを製造することができる。
【００１９】
さらに、本発明による中型又は大型のバッテリパックは、冷却部材のそれぞれの冷却剤管路が、対応する放熱フィンの下端に位置付けられるように構成される。従って、水のリークが生じた場合であっても、水分に起因するバッテリセルへのダメージを最小化することができる。その結果として、本発明による中型又は大型のバッテリパックは、水冷タイプの冷却システム、及び空冷タイプの冷却システムに適用され得る。
【００２０】
好ましくは、バッテリセルのそれぞれはプレート形状のバッテリセルであり、このプレート形状のバッテリセルは、小さな厚みと、比較的大きな幅及び長さとを有し、これにより、バッテリセルが積み重ねられてバッテリモジュールを構成する場合に、バッテリモジュールの合計のサイズを最小化する。このようなプレート形状のバッテリセルの好ましい実施例は、カソード／セパレータ／アノード構造の電極アセンブリがバッテリ収容部の中に取り付けられ、且つ、樹脂層及び金属層を含むポーチ形状のバッテリケースが熱溶着によってシールされ、これによりシール部がバッテリケースのエッジ部に形成される構造を有するように構成された二次バッテリとすることができる。また、上述の構造を有するように構成された二次バッテリは、「ポーチ形状のバッテリセル」と称され得る。
【００２１】
その一方で、ユニットモジュールのそれぞれが、様々な構造を有するように構成され得る。例えば、ユニットモジュールのそれぞれは、プレート形状のバッテリセルであって、これらバッテリセルそれぞれはこれらバッテリセルの上端及び下端に形成された電極端子を有するバッテリセルが、互いに直列接続される構造を有するように構成され得る。ユニットモジュールのそれぞれは、２つ以上のバッテリセルであって、これらバッテリセルの電極端子が互いに直列接続されているバッテリセルと、互いに連結されて、電極端子以外のバッテリセルの外側を覆うセルカバーとを含むことができる。
【００２２】
冷却部材のそれぞれは、上に規定されたような特定の構造を有するように構成された放熱フィンと冷却剤管路とを有することができる。好ましくは、冷却部材のそれぞれは、冷却剤管路が放熱フィンに一体的に形成される構造を有するように構成される。
【００２３】
上述されたように、冷却剤管路であって、この冷却剤管路を通じて冷却剤が流れる冷却剤管路は、放熱フィンに一体的に形成される。その結果として、放熱フィンと冷却剤管路との間の熱伝導抵抗の発生を根本的に防ぐことができ、従って、バッテリモジュールをより効果的に冷却することができる。
【００２４】
好ましい実施例においては、冷却部材のそれぞれの冷却剤管路は、縦断面で、多角形状の中空構造、楕円形状の中空構造、又は円状の中空構造のような中空構造を有するように構成され得、この中空構造を通じて冷却剤が流れる。
【００２５】
上述の構造の一実施例として、冷却部材のそれぞれの冷却剤管路は、四角形状の中空構造を有するように構成され得、この中空構造を通じて冷却剤が流れる。その結果として、冷却剤管路が位置付けられ得る空間は、放熱フィンがユニットセルそれぞれの間に挟まれた状態で互いに接触して配置されたユニットセル間において最大限利用され、これによって、冷却剤管路と冷却剤との間の接触面積を最大化する。
【００２６】
別の実施例として、冷却部材のそれぞれの冷却剤管路は、冷却剤の流れ方向において、中空構造の内側に形成された２つ以上の突出部を有することができ、これにより冷却剤管路と冷却剤との間の接触面積を最大化する。このような突出部の提供によって、高い冷却効率を示すことができる。
【００２７】
上述の構造において、突出部のそれぞれのサイズは、これら突出部が冷却剤の流れを妨げない限り、特に限定されることはない。例えば、突出部のそれぞれのサイズは、冷却剤管路の中空の幅の２０％〜９０％とすることができる。
【００２８】
特定的に、突出部のそれぞれのサイズが冷却剤管路の中空の幅の２０％未満となり得る場合、冷却剤管路と冷却剤との間の接触面積を最大化することは難しく、このことは好ましくない。他方では、突出部のそれぞれのサイズが冷却剤管路の中空の幅の９０％を超え得る場合、突出部は冷却剤の流れを妨げ、このことは好ましくない。
【００２９】
状況に従って、冷却部材のそれぞれの冷却剤管路は、プレート形状の部材を屈曲させることによって形成され得、これにより縦断面において中空構造を有し、且つ冷却剤管路の屈曲された端部は、放熱フィンに連結され得る。この構造において、冷却剤管路の屈曲された端部と放熱フィンとは、様々な連結方法を用いて互いに連結され得る。例えば、冷却剤管路の屈曲された端部と放熱フィンとは、溶接によって互いに連結され得、これにより、冷却剤管路と放熱フィンとの間の連結がより堅固に得られる。
【００３０】
冷却部材のそれぞれのための材料は、冷却部材のそれぞれが高い熱伝導性を示す材料から形成され、これにより冷却効率を高める限り、特に限定されることはない。例えば、冷却部材のそれぞれは、高い熱伝導性を示す金属材料から形成され得る。
【００３１】
その一方で、バッテリモジュールの下方に配置されたベースプレートは、通常、例えばＵ字状形状に形成され、且つこのベースプレートの両端に、上向きの突出部が設けられる。従って、中型又は大型のバッテリパックが複数のバッテリモジュールによって構成される場合、バッテリパックの構造的安定性は大いに改善される。
【００３２】
上述の構造の一実施例として、上方の突出部のそれぞれの高さは、冷却部材のそれぞれの冷却剤管路の高さと同じにすることができ、これにより、冷却剤管路はベースプレートに堅固に取り付けられ得る。特定的に、上方の突出部のそれぞれの高さが冷却部材のそれぞれの冷却剤管路の高さよりも低い場合、冷却剤管路の側部は部分的に外側に露出され、その結果、最も外側のバッテリモジュールは上向きの突出部と接触する状態となり、これによって、バッテリパックの体積は増大し、このことは好ましくない。他方では、上方の突出部のそれぞれの高さが冷却部材のそれぞれの冷却剤管路の高さよりも高いと、ベースプレートによって画定された空間が最大限利用されず、その結果、冷却効率が減じられ、このことは好ましくない。
【００３３】
上述の構造において、冷却剤流路は、ベースプレートの上方の突出部と、ユニットセルそれぞれの底部とによって画定された空間の中に形成される。
【００３４】
冷却剤管路のそれぞれの中における冷却剤の流れ方向に対応する冷却剤の流れ方向を有する冷却剤流路は、ユニットセルをベースプレートの上方に単に配置することによって形成されているので、冷却剤の導入はより効果的に達成され、従って、高い安全性を伴う構造を有するバッテリパックを製造することができる。
【００３５】
その一方で、冷却剤は、冷却剤が冷却剤管路の中を容易に流れると同時に高い冷却効率を示す限り、特に限定されることはない。例えば、冷却剤は空気又は水とすることができる。好ましくは、水は高い潜熱を含むので、冷却剤は水であり、これによって、冷却効率を最大化する。
【００３６】
中型又は大型のバッテリパックは、複数のバッテリモジュールを含み、これにより高出力及び大容量を提供する。その結果として、バッテリパックは電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグインハイブリッド電気自動車用の電源として好ましくは用いられ、これら自動車において、バッテリモジュールの充放電中に発生する高温の熱は、安全上の重大な懸念事項である。
【００３７】
とりわけ、バッテリパックは電気自動車及びプラグインハイブリッド電気自動車の電源としてより好ましくは用いられ、これら自動車は、長期にわたる、高出力とバッテリパックからの放熱とを必要とする。
【００３８】
本発明の別の態様によると、モジュールケースの中に取り付けられた複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールが提供され、これらバッテリセルは互いに隣接して横方向に配列されている。
【００３９】
特定的に、バッテリモジュールは、冷却部材がバッテリセル間の少なくとも１つの境界に取り付けられる構造を有するように構成され得、この冷却部材は、バッテリセルのうちの対応する１つずつの外側に接触して配置された放熱フィンと、放熱フィンの一端に一体的に形成された冷却剤管路であって、冷却剤がこの冷却剤管路に沿って流れることを可能にする冷却剤管路とを備える。
【００４０】
その結果として、冷却剤管路の中を流れる冷却剤は、冷却剤管路の一端に一体的に形成された放熱フィンを通過し、これによりバッテリセルそれぞれを、熱損失なしに効果的に冷却する。
【００４１】
上述の構造において、冷却剤管路は、バッテリモジュールの上側部分又は下側部分に形成され得る。その結果として、バッテリモジュールの合計の体積を最小化することができ、従って、高い冷却効率を示し、さらに小型の構造を有することが可能であるバッテリモジュールを製造することができる。
【００４２】
状況に従って、コネクタが、バッテリモジュールの外側に取り付けられ得、これにより、バッテリモジュールの作動を制御するためのケーブルが、バッテリモジュールにコネクタを介して接続され、バッテリモジュールの安全性を高める。
【００４３】
本発明のさらなる態様によると、バッテリセル間の境界に、接触方式で取り付けられる冷却部材が提供される。
【００４４】
特定的に、冷却部材は、バッテリセルの外側に接触して配置された放熱フィンと、放熱フィンの一端に連結され、中空構造を有し、この中空構造を通じて冷却剤が流れる冷却剤管路とを含むことができ、この冷却剤管路は、縦断面において、多角形状の中空構造、楕円形状の中空構造、又は円形状の中空構造のような中空構造を有するように構成され得、この中空構造を通じて冷却剤が流れ、且つこの冷却剤管路は、冷却剤の流れ方向において、この中空構造の内側に形成された、２つ以上の突出部を有することができ、これにより冷却剤管路と冷却剤との間の接触面積を最大化する。
【００４５】
冷却部材は、新しい構造である、上述の特定的な構造を有しているので、バッテリセルの冷却効率を、冷却剤管路の突起と放熱フィンとの提供によって大きく改善することができる。その結果として、冷却部材は、より小型の構造を有するバッテリモジュール又はバッテリパックを構成する部分として用いることができ、このことは好ましい。
【００４６】
本発明の、上述の、及び別の目的、特性、並びに別の利点は、添付の図面と関連させて解釈される以下の詳細な記載からより明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態による、中型又は大型のバッテリパックを図示する斜視図である。
【図２】方向Ａにおいて見た場合の、図１の中型又は大型のバッテリパックを典型的に図示する縦断面図である。
【図３】図１のバッテリモジュールを図示する斜視図である。
【図４】方向Ｂにおいて見た場合の、図３のバッテリモジュールを典型的に図示する縦断面図である。
【図５】冷却部材の部分拡大図を含む、図３の冷却部材を図示する前面図である。
【図６】本発明の一実施形態による、ユニットモジュール内に取り付けられた例示的なプレート形状のバッテリセルを図示する斜視図である。
【図７】冷却部材が取り除かれた、例示的なバッテリモジュールを図示する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
ここで、本発明の好ましい実施形態が、添付の図面を参照して詳細に記載される。しかしながら、本発明の技術的範囲は、説明される実施形態によって限定されるものではないことに注意すべきである。
【００４９】
図１は、本発明の一実施形態による中型又は大型のバッテリパックを典型的に図示する斜視図であり、図２は、図１の中型又は大型のバッテリパックを典型的に図示する、方向Ａにおいて見た場合の垂直断面図である。
【００５０】
これら図面を参照すると、中型又は大型のバッテリパック５００は、それぞれが充放電可能な４つのユニットモジュール２０を含んでいる５つのバッテリモジュール１００と、これら５つのバッテリモジュール１００が間に取り付けられるパックケース５１０及びベースプレート５２０と、ユニットモジュール２０間の境界に取り付けられる冷却部材１１０と、を含む。
【００５１】
冷却部材１１０のそれぞれは、ユニットモジュール２０のうちの対応するものの外側に接触して配置された放熱フィン１１１と、この放熱フィン１１１の下端に接続されて、冷却剤がこの冷却剤管路１１２に沿って流れることを可能とする冷却剤管路１１２と、を含む。
【００５２】
ベースプレート５２０は、バッテリモジュール１００の下方に位置付けられる。バッテリモジュール１００の前方から見た場合、ベースプレート５２０はＵ字状形状として実質的に形成されている。ベースプレート５２０は、このベースプレート５２０の両端に、上向きの突出部５３０が設けられている。その結果として、冷却剤管路１１２のそれぞれにおける冷却剤の流れ方向に対応した冷却剤の流れ方向を有する冷却剤流路５４０が、ベースプレート５２０の上方の突出部５３０と、それぞれのユニットモジュール２０の底部とによって画定された空間内に形成されている。
【００５３】
ベースプレート５２０の上方の突出部５３０のそれぞれの高さＨは、冷却剤管路１１２のそれぞれの高さに等しく、従って、冷却剤管路１１２は安定的にベースプレート５２０に取り付けることができ、これにより、高い冷却効率を示す。
【００５４】
さらに、冷却剤管路１１２のそれぞれは、ベースプレート５２０の上方の突出部５３０のそれぞれの高さＨが冷却剤管路１１２のそれぞれの高さに等しい構造に加えて、四角形状の中空構造として構成されている。その結果として、冷却剤管路１１２の空間は、放熱フィン１１１がユニットモジュール２０それぞれの間に差し挟まれ、これにより冷却剤管路１１２と冷却剤との間の接触面積を最大化した状態で互いに接触して配置されているバッテリモジュール１００間において、最大限利用される。
【００５５】
パックケース５１０は、バッテリモジュール１００がベースプレート５２０上に取り付けられた状態で、ベースプレート５２０に連結される。ユニットモジュール２０から発生した熱を除去するための冷却剤は、ベースプレート５２０の冷却剤流路５４０の片側から、矢印によって示されるように導入され、冷却部材１１０それぞれの冷却剤管路１１２を通じて流れ、次いで、ベースプレート５２０の冷却剤流路５４０の反対側から排出される。
【００５６】
図３は、図１に示されたバッテリモジュールのうちの１つを図示する斜視図であり、図４は、図３のバッテリモジュールを典型的に図示する、方向Ｂにおいて見た場合の垂直断面図である。
【００５７】
これら図面を参照すると、バッテリモジュール１００は、４つのユニットモジュール２０が取り付けられ、これらユニットモジュール２０は互いに隣接して横方向に配列されているモジュールケース１５０と、これらユニットモジュール２０間の境界に配置されている冷却部材１１０と、バッテリモジュール１００の外側に取り付けられるコネクタ１６０とを含む。
【００５８】
冷却部材１１０のそれぞれは、ユニットモジュール２０のうちの対応する１つずつの外側に接触して配置された放熱フィン１１１と、この放熱フィン１１１の一端に一体的に形成されて、冷却剤が冷却剤管路１１２に沿って流れることを可能にする冷却剤管路１１２とを含む。
【００５９】
また、冷却部材１１０はバッテリモジュール１００の下側部分に位置付けられ、従って、バッテリモジュール１００は概して小型の構造を有する。
【００６０】
図５は、図３に示された冷却部材のうちの一つを典型的に図示する、冷却部材の部分拡大図を含む前面図である。
【００６１】
図１とともに図５を参照すると、冷却部材１１０は、金属材料からなるプレート形状の放熱フィン１１１と、この放熱フィン１１１の下端に接続された冷却剤管路１１２とを含む。冷却剤管路１１２は中空構造を有する。
【００６２】
冷却剤管路１１２は、放熱フィン１１１に一体的に形成されている。冷却剤管路１１２は、プレート形状の部材を屈曲させることにより形成され、縦断面において四角形状の中空構造を有している。また、４つの突出部１１３が、冷却剤管路１１２の中空構造の内側に、冷却剤の流れ方向に、対称に形成され、これにより冷却剤管路１１２と冷却剤との間の接触面積を最大化する。突出部１１３のそれぞれのサイズは、冷却剤管路１１２の中空の幅の約６０％であり、これにより、突出部１１３は冷却剤の流れを妨げない。
【００６３】
冷却剤管路１１２に沿って流れる冷却剤は、それぞれのユニットモジュール２０間の境界に取り付けられた放熱フィン１１１に伝導された熱を効率的に除去する。その結果として、それぞれのユニットモジュール２０は冷却され、これにより、高い冷却効率を得る。加えてバッテリパック５００は、このような高い冷却効率を示すと同時に、小型の構造を有する。
【００６４】
図６は、本発明の実施形態による、ユニットモジュール内に取り付けられた例示的なプレート形状のバッテリセルを典型的に図示する斜視図である。
【００６５】
図６を参照すると、プレート形状のバッテリセルは、２つの電極リード１１及び１２がバッテリ本体１３の上端及び下端から突出し、これによりこれら電極リード１１及び１２が互いに対向する構造を有するように構成されている。被覆部材１４は、上側被覆部及び下側被覆部を含んでいる。つまり、被覆部材１４は２ユニットの部材である。電極組立体（図示されていない）は収容部内に収容され、この収容部は被覆部材１４の上側被覆部と下側被覆部との間に画定されている。被覆部材１４の上側被覆部及び下側被覆部の接触領域である、両側１４ｂと上端１４ａ及び下端１４ｃとは、互いに接着され、これによりバッテリセル１０は製造される。被覆部材１４は、樹脂層／金属フィルム層／樹脂層の積層構造を有するように構成されている。その結果として、互いに接触している被覆部材１４の上側被覆部及び下側被覆部の、両側１４ｂと上端１４ａ及び下端１４ｃとを、熱及び圧力を被覆部材１４の上側被覆部及び下側被覆部の両側１４ｂと上端１４ａ及び下端１４ｃとに加えて、被覆部材１４の上側被覆部及び下側被覆部の樹脂層を互いに溶着することにより、互いに接着することができる。状況に応じて、被覆部材１４の上側被覆部及び下側被覆部の両側１４ｂと上端１４ａ及び下端１４ｃとは、接着剤を用いて互いに接着され得る。被覆部材１４の両側１４ｂに関しては、被覆部材１４の上側被覆部及び下側被覆部の同じ樹脂層が互いに直接的に接触し、これにより、被覆部材１４の両側１４ｂにおける一様なシールが溶着によって完成される。他方で、被覆部材１４の上端１４ａ及び下端１４ｃに関しては、電極リード１１及び１２が、被覆部材１４の上端１４ａ及び下端１４ｃからそれぞれ突出している。従って、被覆部材１４の上側被覆部及び下側被覆部の上端１４ａ及び下端１４ｃは、電極リード１１及び１２の厚さと、電極リード１１及び１２と被覆部材１４との間の材料の違いとを考慮して、フィルムタイプのシール部材１６が電極端子１１及び１２と被覆部材１４との間に差し挟まれた状態で互いに熱溶着され、これにより被覆部材１４のシール能力を高める。
【００６６】
図７は、例示的なバッテリモジュールを典型的に図示する斜視図であり、このバッテリモジュールからは冷却部材が除去されている。
【００６７】
図７を参照すると、バッテリモジュール２００は４つのユニットモジュール２０８を含み、これらユニットモジュール２０８のそれぞれは、それぞれがプレート形状バッテリセル２２０の上端及び下端に形成された電極端子を有している２つのプレート形状バッテリセル２２０を含んでいる。
【００６８】
ユニットモジュール２０８のそれぞれは、２つのバッテリセル２２０であって、これらバッテリセル２２０の電極端子が互いに直列接続され、電極端子間の接続部が、バッテリセルが積み重ねられるように屈曲されているバッテリセル２２０と、互いに連結されて、バッテリセル２２０の電極端子を除くバッテリモジュール２００の外側を覆う一対の高強度セルカバー２１０と、を含む。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上の記載から明らかなように、本発明による中型又は大型のバッテリパックは、冷却剤管路と冷却剤との間の接触面積を最大化するような形状に形成された冷却剤管路が、対応する冷却フィンの下側部分に一体的に形成される構造を有するように構成され、従って、バッテリパックの冷却効率が最大化される。
【００７０】
また、冷却剤通路が中型又は大型のバッテリパックの特定の領域に位置付けられ、従って、バッテリパックの全体のサイズの増加が最小化される。
【００７１】
本発明の好ましい実施形態が例示を目的として開示されたが、当業者は、様々な変更、追加及び置換が、添付の特許請求の範囲に開示されている本発明の技術的範囲及び精神から逸脱することなく可能であることを理解する。
【符号の説明】
【００７２】
１１  電極リード
１３  バッテリ本体
１４  被覆部材
２０  ユニットモジュール
１１０  冷却部材
１１１  放熱フィン
１１２  冷却剤管路
１５０  モジュールケース
１６０  コネクタ
５２０  ベースプレート
５３０  上方突出部
５４０  冷却剤流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005540114.tif 000006
【図６】
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【図７】
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