(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに電気的に接続される複数の電池セル又はユニットモジュール（「ユニットセル」）を有する電池パックであって、
前記ユニットセルは、冷却剤流路を形成するために、前記ユニットセルが互いに離隔して配置される状態において当該電池パックの幅方向（横方向）に直立して配置され、それにより、電池モジュール層を構成し、２つ以上の電池モジュール層が当該電池パックの高さ方向（垂直方向）に積重されるようにパックケース内に取り付けられ、
当該電池パックは、前記２つ以上の電池モジュール層内の前記ユニットセルの幾つか又は全てを同時に冷却するために、冷却剤が前記２つ以上の電池モジュール層内に導入される冷却剤導入部と、前記ユニットセル間を通った前記冷却剤が排出される冷却剤排出部とを備え、
前記冷却剤導入部及び／又は前記冷却剤排出部は、当該電池パックの垂直方向において２つ以上の分岐部に分割され、
前記冷却剤導入部は、前記冷却剤が少なくとも１つの電池モジュール層（Ａ）の全てのユニットセル（ａ）間内に、且つ前記少なくとも１つの電池モジュール層（Ａ）を除く１つ又は複数の他の電池モジュール層（Ｂ）の幾つかのユニットセル（ｂ１）間内に同時に導入される第１の分岐導入部と、前記冷却剤が１つ又は複数の他の電池モジュール層（Ｂ）の他のユニットセル（ｂ２）間内に同時に導入される第２の分岐導入部とを備えることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記電池モジュール層は、前記電池モジュール層間の前記冷却剤の流れを防止するために互いに離隔されることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電池モジュール層（Ａ）及び前記１つ又は複数の他の電池モジュール層（Ｂ）はそれぞれ１つ又は複数の電池モジュール層を備える、請求項１に記載の電池パック。
【請求項４】
前記第１の分岐導入部及び前記第２の分岐導入部を通して導入され、前記ユニットセル間を通った前記冷却剤が収集され、その後排出される前記冷却剤排出部は、前記パックケースの、前記冷却剤導入部の反対側に形成される、請求項１に記載の電池パック。
【請求項５】
前記第１の分岐導入部及び前記第２の分岐導入部を通して導入され、前記ユニットセル間を通った前記冷却剤が収集される流路変更部が、前記パックケースの、前記冷却剤導入部の反対側に配置され、前記冷却剤排出部は、前記第１の分岐導入部と前記第２の分岐導入部との間に配置され、前記流路変更部からの前記冷却剤は、前記少なくとも１つの電池モジュール層（Ａ）と前記１つ又は複数の他の電池モジュール層（Ｂ）との間に画定される空間を通って流れ、その後、前記冷却剤排出部を通して排出される、請求項１に記載の電池パック。
【請求項６】
互いに電気的に接続される複数の電池セル又はユニットモジュール（「ユニットセル」）を有する電池パックであって、
前記ユニットセルは、冷却剤流路を形成するために、前記ユニットセルが互いに離隔して配置される状態において当該電池パックの幅方向（横方向）に直立して配置され、それにより、電池モジュール層を構成し、２つ以上の電池モジュール層が当該電池パックの高さ方向（垂直方向）に積重されるようにパックケース内に取り付けられ、
当該電池パックは、前記２つ以上の電池モジュール層内の前記ユニットセルの幾つか又は全てを同時に冷却するために、冷却剤が前記２つ以上の電池モジュール層内に導入される冷却剤導入部と、前記ユニットセル間を通った前記冷却剤が排出される冷却剤排出部とを備え、
前記冷却剤導入部及び／又は前記冷却剤排出部は、当該電池パックの垂直方向において２つ以上の分岐部に分割され、
前記冷却剤導入部は、前記冷却剤が前記２つ以上の電池モジュール層の幾つかのユニットセル（ａ１）間内に導入される第１の分岐導入部と、前記冷却剤が前記電池モジュール層の幾つかのユニットセル（ａ２）間内に導入される第２の分岐導入部とを備え、
前記冷却剤排出部は、前記電池モジュール層の他のユニットセル（ａ３）間を通った前記冷却剤が前記冷却剤排出部を通って排出されるように、前記第１の分岐導入部と前記第２の分岐導入部との間に配置され、
前記第１の分岐導入部及び前記第２の分岐導入部を通して導入され、前記ユニットセル（ａ１、ａ２）間を通った冷却剤が前記ユニットセル（ａ３）間を経由して前記冷却剤排出部まで流れる、冷却剤流路を有する流路変更部が、前記パックケースの、前記冷却剤導入部の反対側に配置されることを特徴とする電池パック。
【請求項７】
前記第１の分岐導入部からの前記冷却剤及び前記第２の分岐導入部からの前記冷却剤が混合されない状態で前記ユニットセル（ａ３）間まで流れるようにする隔壁が、前記流路変更部内に形成される、請求項６に記載の電池パック。
【請求項８】
冷却剤注入ダクトに隣接する前記電池モジュール層のうちの１つの電池モジュール層の前記分岐導入部は、他の１つ又は複数の電池モジュール層の前記分岐導入部の垂直断面積よりも大きな垂直断面積の冷却剤流路を有する、請求項６に記載の電池パック。
【請求項９】
冷却剤注入ダクトに隣接する前記電池モジュール層のうちの１つの電池モジュール層の前記冷却剤排出部は、他の１つ又は複数の電池モジュール層の前記冷却剤排出部の垂直断面積よりも大きな垂直断面積の冷却剤流路を有する、請求項６に記載の電池パック。
【請求項１０】
互いに電気的に接続される複数の電池セル又はユニットモジュール（「ユニットセル」）を有する電池パックであって、
前記ユニットセルは、冷却剤流路を形成するために、前記ユニットセルが互いに離隔して配置される状態において当該電池パックの幅方向（横方向）に直立して配置され、それにより、電池モジュール層を構成し、２つ以上の電池モジュール層が当該電池パックの高さ方向（垂直方向）に積重されるようにパックケース内に取り付けられ、
当該電池パックは、前記２つ以上の電池モジュール層内の前記ユニットセルの幾つか又は全てを同時に冷却するために、冷却剤が前記２つ以上の電池モジュール層内に導入される冷却剤導入部と、前記ユニットセル間を通った前記冷却剤が排出される冷却剤排出部とを備え、
前記冷却剤導入部及び／又は前記冷却剤排出部は、当該電池パックの垂直方向において２つ以上の分岐部に分割され、
前記冷却剤導入部は、前記冷却剤が前記２つ以上の電池モジュール層の幾つかのユニットセル（ａ１）間内に導入される分岐導入部を備え、
前記冷却剤が前記電池モジュール層の幾つかのユニットセル（ａ２）間を通り抜ける第１の分岐排出部、及び前記冷却剤が前記電池モジュール層の他のユニットセル（ａ３）間を通り抜ける第２の分岐排出部が前記分岐導入部の両側に配置され、
前記分岐導入部を通して導入され、前記ユニットセル（ａ１）間を通った前記冷却剤が前記ユニットセル（ａ２、ａ３）間を経由して前記第１の分岐排出部及び前記第２の分岐排出部まで流れる、冷却剤流路を有する流路変更部が、前記パックケースの、前記冷却剤導入部の反対側に配置されることを特徴とする電池パック。
【請求項１１】
前記ユニットセル（ａ２）間及び前記ユニットセル（ａ３）間まで前記冷却剤が流れるように、前記冷却剤導入部からの前記冷却剤を分割する隔壁が前記流路変更部内に形成される、請求項１０に記載の電池パック。
【請求項１２】
冷却剤注入ダクトに隣接する前記電池モジュール層のうちの１つの電池モジュール層の前記分岐導入部は、他の１つ又は複数の電池モジュール層の前記分岐導入部の垂直断面積よりも大きな垂直断面積の冷却剤流路を有する、請求項１０に記載の電池パック。
【請求項１３】
冷却剤注入ダクトに隣接する前記電池モジュール層のうちの１つの電池モジュール層の前記冷却剤排出部は、他の１つ又は複数の電池モジュール層の前記冷却剤排出部の垂直断面積よりも大きな垂直断面積の冷却剤流路を有する、請求項１０に記載の電池パック。
【請求項１４】
前記冷却剤導入部は、前記パックケースの前面と前記電池モジュール層の前面との間に画定される空間内に形成され、前記パックケースの前記前面は２つ以上の連続した傾斜部を含む、請求項１、６、及び１１のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項１５】
電源として請求項１に記載の電池パックを使用する電気自動車、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。
【請求項１６】
電源として請求項１に記載の電池パックを使用する電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、又は電力貯蔵デバイスであって、電池パックが前記自動車のトランク内に設置される、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。
【請求項１７】
前記電池モジュール層は、前記電池モジュール層間の前記冷却剤の流れを防止するために互いに離隔されることを特徴とする請求項６に記載の電池パック。
【請求項１８】
前記電池モジュール層は、前記電池モジュール層間の前記冷却剤の流れを防止するために互いに離隔されることを特徴とする請求項１０に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却剤の分配均一性を改善した電池パックに関し、より詳細には、複数の電池セル又はユニットセルを有する電池パックに関する。ユニットセルは、冷却剤流路を形成するために、ユニットセルが互いに離隔して配置される状態において電池パックの幅方向に直立するように配置され、それにより、電池モジュール層を構成し、2つ以上の電池モジュール層は、電池パックの高さ方向に積重されるようにパックケース内に取り付けられ、その電池パックは、2つ以上の電池モジュール層内のユニットセルのうちの幾つか又は全てを同時に冷却するために、冷却剤が2つ以上の電池モジュール層内に導入される冷却剤導入部と、ユニットセルを通った冷却剤が排出される冷却剤排出部とを含む。
【背景技術】
【０００２】
最近は、充放電することができる二次電池が、無線移動デバイスのためのエネルギー源として広く使用されている。また、化石燃料を使用する既存のガソリン車及びディーゼル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電気自動車(EV)及びハイブリッド電気自動車(HEV)のための電源として、二次電池は大きく注目されている。
【０００３】
小型の移動デバイスは、デバイス毎に1つ又は幾つかの電池セルを使用する。一方、車両のような中型、又は大型のデバイスは、互いに電気的に接続された複数の電池セルを有する中型又は大型電池モジュールを使用し、中型又は大型のデバイスの場合、高電力及び大容量が必要なためである。
【０００４】
好ましくは、電池モジュールは、できる限り小型及び軽量となるように製造される。このため、高い集積度で積重することができ、小さな重量対容量比を有する角型電池又はパウチ型電池が、中型又は大型電池モジュールの電池セルとして一般的に使用される。詳細には、パウチ型電池は軽量であり、製造コストが低く、形状を変更するのが容易であるために、現在、外装部材としてアルミニウムラミネートシートを使用するパウチ型電池が大きな関心を集めている。
【０００５】
中型又は大型電池モジュールが所定の装置又はデバイスによって必要とされる電力及び容量を与えるために、中型又は大型電池モジュールは、複数の電池セルが互いに電気的に直列に、又は直列及び並列に接続され、且つ外力を受けても電池セルが安定している構造を有するように構成される必要がある。
【０００６】
また、中型又は大型電池モジュールを構成する電池セルは、充放電することができる二次電池である。その結果として、電池の充電及び放電中に、高電力、大容量の二次電池から大量の熱が生成される。ユニットセルの充電及び放電中にユニットセルから生成された熱が実効的に除去されない場合には、熱がそれぞれのユニットセル内に蓄積し、結果として、ユニットセルの劣化が加速する。状況によっては、ユニットセルが発火又は破裂する場合もある。このために、高電力大容量の電池である車両用の電池パックにおいて、電池パック内に取り付けられた電池セルを冷却するために、冷却システムが必要とされる。
【０００７】
一方、複数の電池セルを含む中型又は大型電池パックでは、幾つかの電池セルの性能が劣化すると、電池パック全体の性能が劣化することにつながる。性能の不均一を引き起こす主な要因のうちの1つが、電池セル間の冷却の不均一性である。このために、冷却剤の流動中に冷却の均一性を確保する構造を提供することが必要とされる。
【０００８】
図1に示されるように、従来の中型又は大型電池パック20は、電池モジュール層10を構成するために、ユニットセルが電池パック20の幅方向に直立するように配置される構造を有するように構成され、電池モジュール層10は、電池パック20の高さ方向において積重されるように、パックケース15内に取り付けられる。
【０００９】
この構造では、パックケースの上部に形成された冷却剤導入部11を通して導入された冷却剤が、垂直方向に配置されるユニットセル間に画定される流路を順次に通り抜けて、ユニットセルを冷却し、その後、パックケースの底部に形成された冷却剤排出部を通してパックケースから排出される。
【００１０】
しかしながら、この構造では、電池モジュール層間に温度偏差が生じ、冷却剤流路が拡大され、結果としてユニットセル間に圧力差が生じ、それにより、電池セルを均一に冷却するのが難しい。
【００１１】
その結果として、上記の問題を根本的に解決する技術が大いに必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
それゆえ、上記の問題、及びまだ解決されていない他の技術的問題を解決するために、本発明が行われた。
【００１３】
本発明の目的は、ユニットセルから生成された熱を実効的に除去するために、冷却剤を均一に供給することができ、ユニットセルの性能の低下を抑制するためにユニットセル間の圧力差を最小化することができ、それにより、電池パックの冷却効率を改善することができる電池パックを提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、電池パックが利用されるデバイスの構造に基づいて電池パックの冷却剤流路が容易に変更され、それにより、電池パックの柔軟な設計を達成する電池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】
【００１５】
本発明の一態様によれば、上記の目的及び他の目的は、互いに電気的に接続される複数の電池セル又はユニットモジュール(「ユニットセル」)を有する電池パックを提供することによって達成することができ、このユニットセルは、冷却剤流路を形成するために、ユニットセルが互いに離隔して配置される状態において電池パックの幅方向(横方向)に直立するように配置され、それにより、電池モジュール層を構成し、2つ以上の電池モジュール層は、電池パックの高さ方向(垂直方向)に積重されるようにパックケース内に取り付けられ、その電池パックは、2つ以上の電池モジュール層内のユニットセルのうちの幾つか又は全てを同時に冷却するために、冷却剤が2つ以上の電池モジュール層内に導入される冷却剤導入部と、ユニットセルを通った冷却剤が排出される冷却剤排出部とを含む。
【００１６】
すなわち、本発明による電池パックは、冷却剤が垂直方向に積重された電池モジュール層内に含まれるユニットセルに同時に導入される、新規の構造の冷却剤導入部を含み、それにより、ユニットセルから熱を実効的に除去し、電池モジュール層のユニットセル間の温度偏差を大幅に低減する。
【００１７】
本発明による電池パックでは、電池モジュール層間に冷却剤が流れるのを防ぐために、電池モジュール層を互いに離隔して配置することができる。その結果として、電池モジュール層を独立して冷却し、且つ導入された冷却剤と排出される冷却剤との間の分割を確実に達成することができ、それにより、冷却効率を更に改善することができる。電池モジュール層間に冷却剤が流れるのを防ぐ上記の構造は、電池モジュール層においてのみ冷却剤流路を形成することによって実現することができる。
【００１８】
本発明による電池パックでは、冷却剤が電池モジュール層内に同時に導入される冷却剤導入部、及び冷却剤排出部を、種々の構造を有するように構成することができる。その幾つかの好ましい例が以下に記述される。
【００１９】
第1の例として、冷却剤導入部は、冷却剤が全ての電池モジュール層内に、且つ各電池モジュール層の全てのユニットセル内に導入される構造を有するように構成することができる。
【００２０】
この場合の具体例では、電池モジュール層を通った冷却剤が排出される冷却剤排出部は、パックケースの、冷却剤導入部の反対側に形成することができ、冷却剤排出部内の冷却剤の流れ方向は、冷却剤導入部内の冷却剤の流れ方向と反対にすることができる。それゆえ、各電池モジュール層の全てのユニットセルにおいて、冷却剤は一方向に流れるが、循環はしない。
【００２１】
この構造では、冷却剤導入部は、冷却剤導入部の断面幅が冷却剤注入ダクトからの距離に比例して縮小される構造を有するように構成することができる。
【００２２】
表現「断面幅が縮小される」は、冷却剤導入部が、冷却剤注入ダクトの反対側にあるパックケース端部に向かって傾いていることを意味する。冷却剤注入ダクトを通して導入された冷却剤が冷却剤導入部に沿って流れるとき、先に規定されたように、冷却剤注入ダクトからの距離に比例して減少する冷却剤導入部の断面幅によって、冷却剤の流れ断面積は徐々に増大する。結果として、冷却剤の流速は徐々に上昇するが、冷却剤の流量は減少する。その結果として、冷却剤は、冷却剤注入ダクトからの距離にかかわらず、個々の電池モジュール層内に均一に導入される。
【００２３】
すなわち、冷却剤導入部の断面幅が減少する場合、ユニットセル間の温度偏差が低減され、それにより、電池パックの性能が更に改善される。
【００２４】
第2の例として、冷却剤導入部及び/又は冷却剤排出部は、電池パックの垂直方向において2つ以上の分岐部に分割することができる。
【００２５】
この場合の具体例では、冷却剤導入部は、冷却剤が少なくとも1つの電池モジュール層(A)の全てのユニットセル(a)内に、且つ少なくとも1つの電池モジュール層(A)を除く1つ又は複数の他の電池モジュール層(B)の幾つかのユニットセル(b1)内に同時に導入される第1の分岐導入部と、冷却剤が1つ又は複数の他の電池モジュール層(B)の他のユニットセル(b2)内に同時に導入される第2の分岐導入部とを含むことができる。すなわち、少なくとも1つの電池モジュール層(A)及び1つ又は複数の他の電池モジュール層(B)に対して分岐導入部が形成され、ユニットセルを冷却し、それにより、均一な冷却剤分配効果を更に改善する。
【００２６】
少なくとも1つの電池モジュール層(A)及び1つ又は複数の他の電池モジュール層(B)はそれぞれ1つ又は複数の電池モジュール層を含むことができる。この構造は、複数の電池モジュール層を含む電池パックの場合に更に好ましい。
【００２７】
上記の構造では、第1の分岐導入部及び第2の分岐導入部を通して導入されユニットセルを通った冷却剤が収集されその後排出される冷却剤排出部は、パックケースの、冷却剤導入部の反対側に形成することができる。
【００２８】
別の具体例では、第1の分岐導入部及び第2の分岐導入部を通して導入されユニットセルを通った冷却剤が収集される流路変更部をパックケースの、冷却剤導入部の反対側に配置することができ、冷却剤排出部は、第1の分岐導入部と第2の分岐導入部との間に配置することができ、流路変更部からの冷却剤は、少なくとも1つの電池モジュール層(A)と1つ又は複数の他の電池モジュール層(B)との間に画定された空間を通って流れることができ、その後、冷却剤排出部から排出することができる。すなわち、冷却剤が流路変更部から電池モジュール層間の空間を通って冷却剤排出部まで流れるように、冷却剤導入部及び冷却剤排出部は、電池パックの同じ側に配置することができる。この構造では、冷却剤導入部及び冷却剤排出部の位置は、その電池パックが利用されるデバイスの構造に基づいて変更することができ、それにより、電池パックの柔軟な設計を達成することができる。
【００２９】
上記の構造では、冷却剤導入部は、冷却剤が2つ以上の電池モジュール層の幾つかのユニットセル(a1)内に導入される第1の分岐導入部と、冷却剤が電池モジュール層の幾つかのユニットセル(a2)内に導入される第2の分岐導入部とを含むことができ、冷却剤排出部は、電池モジュール層の他のユニットセル(a3)を通った冷却剤が冷却剤排出部を通して排出されるように、第1の分岐導入部と第2の分岐導入部との間に配置することができ、第1の分岐導入部及び第2の分岐導入部を通して導入され、ユニットセル(a1、a2)を通った冷却剤がユニットセル(a3)を経由して冷却剤排出部まで流れる、冷却剤流路を有する流路変更部をパックケースの、冷却剤導入部の反対側に配置することができる。
【００３０】
この場合、第1の分岐導入部からの冷却剤及び第2の分岐導入部からの冷却剤が混合されない状態でユニットセル(a3)まで流れるようにする隔壁を流路変更部内に形成することができる。
【００３１】
別の例では、冷却剤注入ダクトに隣接する電池モジュール層のうちの1つの電池モジュール層の分岐導入部は、1つ又は複数の他の電池モジュール層の分岐導入部の垂直断面積よりも大きな垂直断面積の冷却剤流路を有することができる。
【００３２】
すなわち、分岐導入部の垂直断面積は、冷却剤の流速及び流量に応じて変更することができる。同じように、冷却剤注入ダクトに隣接する電池モジュール層のうちの1つの電池モジュール層の冷却剤排出部は、1つ又は複数の他の電池モジュール層の冷却剤排出部の垂直断面積よりも大きな垂直断面積の冷却剤流路を有することができ、それにより、それぞれの電池モジュール層のユニットセル内に導入される冷却剤の流量を均一化することができる。
【００３３】
状況によっては、冷却剤導入部は、冷却剤が2つ以上の電池モジュール層の幾つかのユニットセル(a1)内に導入される分岐導入部を含むことができ、その分岐導入部の両側に、冷却剤が電池モジュール層の幾つかのユニットセル(a2)を通り抜ける第1の分岐排出部と、冷却剤が電池モジュール層の他のユニットセル(a3)を通り抜ける第2の分岐排出部とを配置することができ、分岐導入部を通して導入され、ユニットセル(a1)を通った冷却剤がユニットセル(a2、a3)を経由して第1の分岐排出部及び第2の分岐排出部まで流れる、冷却剤流路を有する流路変更部をパックケースの、冷却剤導入部の反対側に配置することができる。
【００３４】
上記の構造では、冷却剤がユニットセル(a2)及びユニットセル(a3)まで流れるように、冷却剤導入部からの冷却剤が分割されるようにする隔壁を流路変更部内に形成することができる。
【００３５】
この構造では、冷却剤導入部及び冷却剤排出部の位置は、その電池パックが利用されるデバイスの構造に基づいて変更することができ、それにより、電池パックの柔軟な設計を達成することができる。
【００３６】
また、上記のように、冷却剤注入ダクトに隣接する電池モジュール層のうちの1つの電池モジュール層の分岐導入部は、1つ又は複数の他の電池モジュール層の分岐導入部の垂直断面積よりも大きな垂直断面積の冷却剤流路を有することができ、冷却剤注入ダクトに隣接する電池モジュール層のうちの1つの電池モジュール層の冷却剤排出部は、1つ又は複数の他の電池モジュール層の冷却剤排出部の垂直断面積よりも大きな垂直断面積の冷却剤流路を有することができる。
【００３７】
その一方で、冷却剤導入部は、パックケースの前面と電池モジュール層の前面との間に画定される空間内に形成することができ、パックケースの前面は2つ以上の連続した傾斜部を含むことができる。
【００３８】
具体的には、パックケースの前面と電池モジュール層の前面との間の距離は、冷却剤導入部から、冷却剤導入部の反対側にあるパックケース端部まで徐々に減少することができる。
【００３９】
すなわち、冷却剤導入部を通して導入される冷却剤は、連続した傾斜部を通りながらそれぞれの電池モジュール層内に分配され、冷却剤の流速が変更されない状態で、冷却剤注入ダクトの反対側にあるパックケース端部に達する。その結果として、冷却剤導入部に隣接する電池モジュール層及び、冷却剤導入部から離れた電池モジュール層を均一に冷却することができる。
【００４０】
本発明の別の態様によれば、電源として上記の構成を有する電池パックを使用する電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車又は電力貯蔵デバイスが提供される。
【００４１】
特に、電源としてその電池パックを使用する電気自動車、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の場合、電池パックは車両のトランク内に設置することができる。
【００４２】
その電源として電池パックを使用する電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、又は電力貯蔵デバイスは、本発明が関連する当技術分野においてよく知られており、それゆえ、その詳細な説明は省略される。
【００４３】
本発明の上記の並びに他の目的、特徴及び他の利点は、添付の図面とともに取り上げられる以下の詳細な説明から、より明らかに理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来の中型又は大型電池パックを典型的に示す側面図である。
【図２】本発明による電池パックの実施形態を示す図である。
【図３】本発明による電池パックの実施形態を示す図である。
【図４】冷却剤導入部及び/又は冷却剤排出部が電池パックの垂直方向において2つ以    上の分岐部に分割されるように構成される電池パックの実施形態を示す図である。
【図５】冷却剤導入部及び/又は冷却剤排出部が電池パックの垂直方向において2つ以    上の分岐部に分割されるように構成される電池パックの実施形態を示す図である。
【図６】冷却剤導入部及び/又は冷却剤排出部が電池パックの垂直方向において2つ以    上の分岐部に分割されるように構成される電池パックの実施形態を示す図である。
【図７】冷却剤導入部及び/又は冷却剤排出部が電池パックの垂直方向において2つ以    上の分岐部に分割されるように構成される電池パックの実施形態を示す図である。
【図８】冷却剤導入部及び/又は冷却剤排出部が電池パックの垂直方向において2つ以    上の分岐部に分割されるように構成される電池パックの実施形態を示す図である。
【図９】冷却剤導入部及び/又は冷却剤排出部が電池パックの垂直方向において2つ以    上の分岐部に分割されるように構成される電池パックの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態が詳細に説明されることになる。しかしながら、本発明の範囲は例示される実施形態によって限定されないことに留意されたい。
【００４６】
図2は、本発明による例示的な電池パックを典型的に示す斜視図である。
【００４７】
図2を参照すると、ユニットセル間に冷却剤流路105を形成するためにユニットセル101が互いに離隔して配置されるように、複数のユニットセル101が横方向に直立して配置され、それにより、電池モジュール層100を構成し、4つの電池モジュール層100が電池パック200の高さ方向に積重されるように、パックケース150内に取り付けられる構造を有するように電池パック200が構成される。電池モジュール層100間に冷却剤が流れるのを防ぐために、電池モジュール層100は互いに離隔して配置される。
【００４８】
冷却剤導入部110が、冷却剤が全ての電池モジュール層100内に、且つ各電池モジュール層100の全てのユニットセル101内に導入される構造を有するように構成される。電池モジュール層100を通った冷却剤が排出される冷却剤排出部120が、パックケース150の、冷却剤導入部110の反対側に形成される。冷却剤排出部120内の冷却剤の流れ方向(実線矢印によって示される)は、冷却剤導入部110内の冷却剤の流れ方向(破線矢印によって示される)と反対である。
【００４９】
図3は、本発明による別の例示的な電池パックを典型的に示す斜視図である。
【００５０】
図2とともに図3を参照すると、図3の電池パックは図2の電池パックと同じであり、それゆえ、その詳細な説明は省略されるが、ただし、電池パック201の冷却剤導入部111が、冷却剤導入部111の断面幅が冷却剤注入ダクト(図示せず)からの距離に比例して減少する構造を有するように構成され、冷却剤排出部121内の流れ方向(実線矢印によって示される)が冷却剤導入部111内の流れ方向(破線矢印によって示される)と同じであることが異なっている。
【００５１】
図4〜図9は、冷却剤導入部及び/又は冷却剤排出部が電池パックの垂直方向において2つ以上の分岐部に分割されるように構成される電池パックの実施形態を典型的に示す斜視図である。
【００５２】
最初に図4を参照すると、電池パック202の冷却剤導入部112が、第1の分岐導入部112a及び第2の分岐導入部112bを含む。電池モジュール層A（100A）は、2つの電池モジュールを含み
、電池モジュール層B（100B）も2つの電池モジュールを含む。
【００５３】
冷却剤が、第1の分岐導入部112aを通して、電池モジュール層100Aの全てのユニットセル(a)101aに、且つ電池モジュール層100Bの幾つかのユニットセル101b1に同時に導入される。その冷却剤は、第2の分岐導入部112bを通して、電池モジュール層100Bの他のユニットセル101b2に同時に導入される。
【００５４】
また、第1の分岐導入部112a及び第2の分岐導入部112bを通して導入され、ユニットセルを通った冷却剤が収集され、次いで排出される冷却剤排出部122が、電池パックの、冷却剤導入部112の反対側に形成される。
【００５５】
図4とともに図5を参照すると、第1の分岐導入部113a及び第2の分岐導入部113bを通して導入され、ユニットセル101を通った冷却剤が収集される流路変更部130が、電池パック203の、冷却剤導入部の反対側に配置され、冷却剤排出部123は、第1の分岐導入部113aと第2の分岐導入部113bとの間に配置される。その結果として、流路変更部130からの冷却剤は、電池モジュール層100Aと電池モジュール層100Bとの間に画定された空間140を通って流れ、その後、冷却剤排出部123を通して排出される。
【００５６】
一方、図6を参照すると、電池パック204の冷却剤導入部は、冷却剤が3つの電池モジュール層100の幾つかのユニットセル101a1内に導入される第1の分岐導入部114aと、冷却剤が電池モジュール層100の幾つかのユニットセル101a2内に導入される第2の分岐導入部114bとを含む。電池モジュール層100の他のユニットセル101a3を通った冷却剤が冷却剤排出部124を通して排出されるように、冷却剤排出部124が、第1の分岐導入部114aと第2の分岐導入部114bとの間に配置される。
【００５７】
また、第1の分岐導入部114a及び第2の分岐導入部114bを通して導入され、ユニットセル101a1及び101a2を通った冷却剤がユニットセル101a3を経由して冷却剤排出部124まで流れる、冷却剤流路を有する流路変更部130が、電池パック204の、冷却剤導入部の反対側に配置される。
【００５８】
流路変更部130には隔壁(図示せず)が形成され、隔壁によって、第1の分岐導入部114a及び第2の分岐導入部114bからの冷却剤が混合されない状態でユニットセル101a3まで流れる。
【００５９】
また、図6とともに図7を参照すると、図7の電池パックは図6の電池パックと同じであり、それゆえ、詳細な説明は省略されるが、ただし、冷却剤注入ダクト(図示せず)に隣接する電池パック205の1つの電池モジュール層100の分岐導入部115Aが、他の電池モジュール層の分岐導入部115Bの垂直断面積よりも大きな垂直断面積の冷却剤流路を有し、冷却剤注入ダクトに隣接する電池モジュール層の冷却剤排出部125Aが、他の電池モジュール層の冷却剤排出部125Bの垂直断面積よりも大きな垂直断面積の冷却剤流路を有することが異なっている。この構造では、冷却剤を冷却剤導入部に供給するために冷却剤注入ダクトが設けられるので、冷却剤注入ダクトは分岐導入部115Aの上方に配置される。
【００６０】
図8を参照すると、電池パック206の冷却剤導入部が、冷却剤が3つの電池モジュール層100の幾つかのユニットセル101a1内に導入される分岐導入部116aを含む。分岐導入部116aの両側には、冷却剤が電池モジュール層100の幾つかのユニットセル101a2を通り抜ける第1の分岐排出部126a、及び冷却剤が電池モジュール層100の他のユニットセル101a3を通り抜ける第2の分岐排出部126bが配置される。また、分岐導入部116aを通して導入され、ユニットセル101a1を通った冷却剤がユニットセル101a2及び101a3を経由して第1の分岐排出部126a及び第2の分岐排出部126bまで流れる、冷却剤流路を有する流路変更部130が、電池パック206の、冷却剤導入部の反対側に配置される。
【００６１】
流路変更部130には隔壁(図示せず)が形成され、隔壁によって、冷却剤がユニットセル101a2及びユニットセル101a3に流れるように、冷却剤導入部116からの冷却剤が分割される。
【００６２】
また、図8とともに図9を参照すると、図9の電池パックは図8の電池パックと同じであり、それゆえ、詳細な説明は省略されるが、ただし、冷却剤注入ダクト(図示せず)に隣接する1つの電池モジュール層100の分岐導入部117Aが、他の電池モジュール層100の分岐導入部117Bの垂直断面積よりも大きな垂直断面積の冷却剤流路を有し、冷却剤注入ダクトに隣接する電池モジュール層100の冷却剤排出部127Aが、他の電池モジュール層の冷却剤排出部127Bの垂直断面積よりも大きな垂直断面積の冷却剤流路を有することが異なっている。
【００６３】
上記の実施形態から明らかであるように、その電池パックは、冷却剤が電池モジュール層内に同時に導入される冷却剤導入部及び冷却剤排出部が、その電池パックが利用されるデバイスの構造に対応するように形成される構造を有するように構成される。また、その電池パックは、冷却剤が電池モジュール層内に含まれるユニットセル内に同時に導入される冷却剤導入部と、ユニットセルから生成された熱を除去した冷却剤が排出される冷却剤排出部とを含む。その結果として、ユニットセルから生成された熱を実効的に除去し、それにより、温度偏差を大幅に低減することができる。
【００６４】
例示のために本発明の好ましい実施形態が開示されてきたが、添付の特許請求の範囲において開示されるような本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、種々の変更形態、付加形態及び代替形態が可能であることは当業者には理解されよう。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
上記の説明から明らかであるように、本発明による電池パックは、電池モジュール層内に含まれるユニットセルを同時に冷却し、それにより、冷却剤を個々のユニットセルに均一に供給し、冷却中のユニットセル間の温度差及び圧力差を最小化する構造を有するように構成される。
【００６６】
さらに、電池パックが利用されるデバイスの構造に基づいて、本発明による電池パックの冷却剤流路を容易に変更することができ、それにより、電池パックの柔軟な設計を達成することができる。
【符号の説明】
【００６７】
10  電池モジュール層
11  冷却剤導入部
12  冷却剤排出部
15  パックケース
20  電池パック
100  電池モジュール層
100A  電池モジュール層
100B  電池モジュール層
101  ユニットセル
101a  ユニットセル
101a1  ユニットセル
101a2  ユニットセル
101a3  ユニットセル
101b1  ユニットセル
101b2  ユニットセル
105  冷却剤流路
110  冷却剤導入部
111  冷却剤導入部
112a  分岐導入部
112b  分岐導入部
113a  分岐導入部
113b  分岐導入部
114a  分岐導入部
114b  分岐導入部
115A  分岐導入部
115B  分岐導入部
116a  分岐導入部
117A  分岐導入部
117B  分岐導入部
120  冷却剤排出部
121  冷却剤排出部
122  冷却剤排出部
123  冷却剤排出部
124  冷却剤排出部
125A  冷却剤排出部
125B  冷却剤排出部
126a  分岐排出部
126b  分岐排出部
127A  冷却剤排出部
127B  冷却剤排出部
130  流路変更部
140  空間
150  パックケース
200  電池パック
201  電池パック
202  電池パック
203  電池パック
204  電池パック
205  電池パック
206  電池パック
207  電池パック
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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