(57)【要約】【課題】単位電池の形状を維持する十分な強度を有して、単位電池の温度制御を効率的に行うことができ、改善された構造によって重量を低減させることができる隔壁が配置された、二次電池モジュールを提供する。【解決手段】二次電池モジュールは、間隔をあけて配列される複数の単位電池と、隣接する２つの前記単位電池の間に配置される隔壁とを含み、前記隔壁には、間隔をあけて配列される複数の突出部材、及び隣接する２つの前記突出部材の間に配置されて、当該突出部材を支持する支持バーが形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をあけて配列される複数の単位電池と、
隣接する２つの前記単位電池の間に配置される隔壁と、を含み、
前記隔壁には、間隔をあけて配列される複数の突出部材、及び隣接する２つの前記突出部材の間に配置されて、当該突出部材を支持する支持バーが形成される、二次電池モジュール。
【請求項２】
前記突出部材のそれぞれは、同一の方向に突出するように形成される、請求項１に記載の二次電池モジュール。
【請求項３】
前記隔壁は、前記突出部材の一方の先端に設置され、平らな構造を有する平板を含む、請求項１に記載の二次電池モジュール。
【請求項４】
前記隔壁は、間隔をあけて配列される複数の突出部材、及び隣接する２つの前記突出部材の間に配置されて、当該突出部材を支持する支持バーがそれぞれ形成される２つの隔壁部材によって構成され、
前記２つの隔壁部材は、一方の前記隔壁部材における１つの前記突出部材と他方の前記隔壁部材における１つの前記突出部材とが互いに対向するように、配置される、請求項１に記載の二次電池モジュール。
【請求項５】
前記２つの隔壁部材に形成された複数の突出部材の形状は、互いに同一である、請求項４に記載の二次電池モジュール。
【請求項６】
前記支持バーは、隣接する２つの突出部材を連結する、請求項１に記載の二次電池モジュール。
【請求項７】
前記突出部材は、上狭下広の切頭円錐形状からなる、請求項１に記載の二次電池モジュール。
【請求項８】
前記突出部材は、半円形の断面を有して形成される、請求項１に記載の二次電池モジュール。
【請求項９】
前記突出部材は、四角形の断面を有して形成される、請求項１に記載の二次電池モジュール。
【請求項１０】
前記突出部材は、三角形の断面を有して形成される、請求項１に記載の二次電池モジュール。
【請求項１１】
前記単位電池は、角型である、請求項１に記載の二次電池モジュール。
【請求項１２】
前記二次電池モジュールは、モータ駆動型である、請求項１に記載の二次電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池モジュールに関し、より詳しくは、複数の単位電池が設けられる二次電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なって、充電及び放電が可能な電池であって、低容量電池は、携帯電話やラップトップコンピュータ、カムコーダーなどの携帯が可能な小型電子機器用電源として使用され、大容量電池は、ハイブリッド電気自動車などのモータ駆動用電源として幅広く使用されている。
【０００３】
この二次電池は、様々な形状に製造され、代表的な形状としては、円筒型や角型があり、大電力を必要とする機器、例えば前記ハイブリッド電気自動車などのモータ駆動用電源として使用される場合には、二次電池モジュールを構成するようになる。
【０００４】
このように、二次電池モジュールは、通常、直列に連結される複数の二次電池（以下では、便宜上、単位電池と記す）からなり、前記各々の単位電池は、正極及び負極がセパレータを間において位置する電極群、この電極群が内蔵される空間部が形成されたケース、及びこのケースに結合されて、当該ケースを密閉するキャップ組立体を含む。ここで、キャップ組立体は、前記正極及び負極に各々電気的に連結され、前記ケースの内、外部に配置される端子を含む。
【０００５】
前記単位電池が角型である場合、各単位電池は、キャップ組立体の上部に突出した正極端子及び負極端子を、隣接する他の単位電池の正極端子及び負極端子と交差するように配列した状態で、外周面の一部がねじ加工された前記正極端子及び負極端子に導電体の連結具がナットによって設置されることによって互いに電気的に連結されて、電池モジュールを構成するようになる。
【０００６】
ここで、数個から多くは数十個の単位電池が連結されて構成される電池モジュールにおいて、各単位電池で発生する熱は放出されなければならず、特に、前記単位電池が電動掃除機や電動スクーター、自動車用（電気自動車またはハイブリッド電気自動車）のモータ駆動用電源である大容量二次電池に適用される場合には、前記熱の放出は何よりも重要であるといえる。
【０００７】
その理由は、電池モジュールで熱の放出が正確に行われないと、電池モジュールの温度が各単位電池で発生する熱によって過度に上昇し、それによってこの電池モジュールが適用された機器の誤作動が発生するためである。
【０００８】
そのため、通常の電池モジュールを構成する場合には、隣り合う２つの単位電池の間に隔壁を配置し、この隔壁によって形成される単位電池間の空間を活用して、単位電池の冷却はもちろん、この単位電池が熱膨張して変形するのを防止するようにしている。
【０００９】
前記隔壁は、このような機能を発揮するために、十分な強度を有する必要があり、効率的に熱を放出することのできる構造的特徴を有することが好ましい。
【００１０】
しかし、従来の二次電池モジュールに配置される隔壁は、前記２つの条件を同時に満たすことができず、ユーザが望む良質の二次電池モジュールを構成するのが困難であった。
【００１１】
つまり、隔壁が十分な強度を有する場合には、製造原価が高くて冷却用空気の通行流路の設計に制約がある問題があり、これとは反対に、隔壁が効率的に熱を放出することのできる構造的特徴を確保するためには、構造的に弱くなる問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前記諸般の問題を勘案して案出されたものであって、単位電池の形状を維持する十分な強度を有して、単位電池の温度制御を効率的に行うことができる隔壁が配置された、二次電池モジュールを提供する。
【００１３】
また、本発明は、改善された構造によって重量を低減させることができる隔壁が配置された、二次電池モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このために、本発明による二次電池モジュールは、間隔をあけて配列される複数の単位電池と、隣接する２つの前記単位電池の間に配置される隔壁とを含み、前記隔壁には、間隔をあけて配列される複数の突出部材、及び隣接する２つの前記突出部材の間に配置されて、当該突出部材を支持する支持バーが形成される。
【００１５】
前記突出部材のそれぞれは、同一の方向に突出するように形成されることができる。
【００１６】
前記隔壁は、前記突出部材の一方の先端に設置され、平らな構造を有する平板を含むことができる。
【００１７】
前記隔壁は、間隔をあけて配列される複数の突出部材、及び隣接する２つの前記突出部材の間に配置されて、当該突出部材を支持する支持バーがそれぞれ形成される２つの隔壁部材によって構成され、前記２つの隔壁部材は、一方の前記隔壁部材における１つの前記突出部材と他方の前記隔壁部材における１つの前記突出部材が互いに対向するように、配置されうる。。
【００１８】
前記２つの隔壁部材に形成された複数の突出部材の形状は、互いに同一でありうる。
【００１９】
前記支持バーは、隣接する２つの前記突出部材を連結することができる。
【００２０】
前記突出部材は、上狭下広の切頭円錐形状からなることができる。
【００２１】
前記突出部材は、半円形、四角形、または三角形の断面を有して形成されることができる。
【００２２】
前記単位電池は、角型でありうる。
【００２３】
前記二次電池モジュールは、モータ駆動型でありうる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による二次電池モジュールは、突起が形成された隔壁が設けられ、当該隔壁が十分な強度を有するために、単位電池の変形が防止されるのはもちろん、単位電池の冷却も効率的に行うことができるようになる。さらに、単位電池の重量を低減させることができることで、さらには二次電池モジュール全体の重量を低減させることができる。このため、二次電池モジュールの設計に有利でることはもちろん、このモジュールが適用される応用機器の設計にも有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施例による二次電池モジュールを概略的に示した断面図である。
【００２６】
図面を参照すれば、本実施例による二次電池モジュール１０は、所定の間隔をあけて配列される複数の単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎを含む。
【００２７】
本実施例で、この単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎは、角型二次電池からなり、これは、通常の角型二次電池と同様に、ケースの内部に正極、負極、及びセパレータからなる電極群を挿入して、このケースにキャップ組立体を設置して構成される。
【００２８】
この単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎの間には、冷却媒体（本実施例では空気）が流通するように、単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎに連結されて、これらを支持する隔壁２０が配置される。
【００２９】
このような単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎ及び隔壁２０は、締結手段、つまり単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎ及び隔壁２０からなる単位電池集合体の最外側両端に配置されるエンドプレート１３、及びこのエンドプレート１３にねじ結合されながら、単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎ及び隔壁２０を固定するリストレイントロッド（ｒｅｓｔｒａｉｎｔ ｒｏｄ）１４によって、一つのアセンブリーを構成する。
【００３０】
このようなアセンブリーは、空気が流入される流入口１２ａ、及び単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎを冷却した後で熱交換された空気が排出される排出口１２ｂが形成されたハウジング１２の内部に装着される。
【００３１】
実質的に、前記アセンブリーは、エンドプレート１３がハウジング１２にねじ結合されて着脱可能に結合されることによって、このハウジング１２に固定設置されるようになる。
【００３２】
ここで、流入口１２ａはハウジング１２の上端における一方の側部に形成され、排出口１２ｂは流入口１２ａに対向してハウジング１２の下端における一方の側部に形成されるが、このようなハウジング１２の構造は、本発明による二次電池モジュールの一例にすぎず、特にこの構造に限定されない。
【００３３】
このような二次電池モジュール１０において、ハウジング１２の流入口１２ａを通じてハウジング１２の内部に流入した空気は、ハウジング１２の上部から下部に流通し、ハウジング１２の排出口１２ｂを通じてハウジング１２の外部に排出するようになる。
【００３４】
この過程で、前記空気は隔壁２０を通過するようになり、この隔壁２０を通過する空気によって、単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎで発生した熱は、熱交換されて冷却される。
【００３５】
以下、前記作用を可能にする本実施例の二次電池モジュール１０について、より詳しく説明する。
【００３６】
図２及び図３を参照すれば、二次電池モジュール１０において、隔壁２０は、一定の高さを有し、それぞれ所定の間隔をあけて配列される複数の突出部材２１、及びこの突出部材２１に一体に連結され、突起部材２１を支持する支持バー２２を含む。
【００３７】
隔壁２０は、単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎの間に配置される時、各突出部材２１の上面及び底面が各々単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎのケースの側面に密着しながら、この単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎを支持するようになり、これによって単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎの間の間隔が一定に維持されて、単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎの変形を防止することができるようになる。
【００３８】
同時に、隔壁２０は、突出部材２１と突出部材２１との間に形成される通路を通じて、ハウジング１２の内部に流入した冷却用空気が流通することによって、単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎの冷却が行われるようにする。
【００３９】
ここで、本実施例では、図３に示すように、突出部材２１は、その内側に溝２１ａを有する形態に形成される。なお、突出部材は、上記溝が形成されず、その内部が緻密につまった（ｓｏｌｉｄ）形態に形成され得る。
【００４０】
また、本発明の第１実施例で、突出部材２１は、上狭下広の切頭円錐形状からなる。
【００４１】
このような突出部材２１の底部から上端までの高さは、隔壁２０の高さ、つまり単位電池１１と単位電池１１１との間の距離になる。当該突出部材２１の高さは、二次電池モジュールの設計によって適切な高さに変更することができる。
【００４２】
支持バー２２は、突出部材２１と同一な材質で、突出部材２１と一体に形成されることができ、一つの支持バー２２によって、隣接する２つの突出部材２１が連結されるのが好ましい。
【００４３】
このような隔壁２０が単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎの間に配置される時、単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎは、隔壁２０によって支持されながら、隣接する２つの単位電池の間の間隔を所定の距離に維持することができるようになる。これにより、実質的に二次電池モジュール１０が作動する時に、単位電池１１、１１１、・・・、１１ｎがそのケースの内、外部の環境によって変形されるのを防止することができるようになる。
【００４４】
さらに、隔壁２０において、支持バー２２を除く部分には空間が確保されるため、二次電池モジュール１０全体の重量の低減にも効果がある。
【００４５】
図４及び図５は、本発明の第１実施例の変形例による隔壁を示した図面である。
【００４６】
図４に示した隔壁２０’は、図３に示した隔壁と同一の構造及び材質からなることを基本としながら、突出部材２１’の底面に平らな構造の平板２３がさらに当接するように設置される。このとき、平板２３は、支持バー２２’の底面にも当接するように設置される。この平板２３は、溶接などによって突出部材２１’及び／または支持バー２２’に固定されることができる。
【００４７】
この隔壁２０’は、単位電池の間に配置されるとき、平板２３を単位電池に密着させるようになるので、単位電池との接触面積を増加させることができて、その作用を一層強化することができる。
【００４８】
図５に示した隔壁２０”は、図３に示した隔壁と同一の構造及び材質からなる隔壁部材２０”ａの２つから構成される。２つの隔壁部材２０”ａは、一方の隔壁部材２０”ａにおける１つの突出部材２１”と他方の前記隔壁部材２０”ａにおける１つの前記突出部材２１”とが対向するように配置されることによって形成されている。この隔壁２０”において、突出部材２１’の突出面、つまりその上面は隔壁２０”の外側に向かう状態を呈する。
【００４９】
このような隔壁２０”においては、隔壁自体の強度を強化することができ、冷却用空気が流通する通路の断面積を倍加させることができるので、二次電池モジュールが大型化される場合により効率的である。
【００５０】
図６乃至図８は本発明の第２実施例及び第２実施例の変形例による隔壁を示した図面である。
【００５１】
図６に示した隔壁３０は、図３に示した隔壁の構造を基本としながら、突起部材３１の形状が半円形の断面を有するようにしている。
【００５２】
図７及び図８に示した隔壁３０’、３０”は、各々図４及び図５に示した隔壁の構造を基本としながら、その突起部材３１’、３１”の形状が半円形の断面を有するようにしている。
【００５３】
図９乃至図１１は本発明の第３実施例及び第３実施例の変形例による隔壁を示した図面である。
【００５４】
図９に示した隔壁４０は、図３に示した隔壁の構造を基本としながら、突起部材４１の形状が四角形の断面を有するようにしている。
【００５５】
図１０及び図１１に示した隔壁４０’、４０”は、各々図４及び図５に示した隔壁の構造を基本としながら、その突起部材４１’、４１”の形状が四角形の断面を有するようにしている。
【００５６】
図１２乃至図１４は本発明の第４実施例及び第４実施例の変形例による隔壁を示した図面である。
【００５７】
図１２に示した隔壁５０は、図３に示した隔壁の構造を基本としながら、突起部材５１の形状が三角形の断面を有するようにしている。
【００５８】
図１３及び図１４に示した隔壁５０’、５０”は、各々図４及び図５に示した隔壁の構造を基本としながら、その突起部材５１’、５１”の形状が三角形の断面を有するようにしている。
【００５９】
この第２実施例とその変形例、第３実施例とその変形例による隔壁は、各々その突出部材の形状が異なるだけで、その基本的な作用は第１実施例とその変形例に準ずるので、その詳しい説明は省略する。
【００６０】
このように、本発明による隔壁は、その突出部材をある一つの形状に限定せずに多様に変形して形成することができる。
【００６１】
一方、本発明において、隔壁の突出部材が支持バーに連結されて配列される時、この突出部材は、下記の条件を満たして形成されることができる。便宜上、図２に示した隔壁を参照してこれを説明する。
【００６２】
図１５を参照すれば、隣接する突出部材２１が支持バー２２に連結されるとともに、図に示す縦方向に沿う突出部材２１の列が複数形成された状態において、第１の列に位置する一つの突出部材２１から、前記第１の列に隣接する第２の列に位置し、当該第１の列に位置する突出部材２１と隣接する２つの突出部材２１に向けて延伸する２つの支持バー２２が交差する角度をβとする時、この角度（β）は下記の条件を満たす。
【００６３】
【数１】
2006156406.tif 000003
【００６４】
さらに、前記角度（β）は下記の条件を満たす。
【００６５】
【数２】
2006156406.tif 000004
【００６６】
このように突出部材２１が配列されることによって、ハウジング１２の流入口１２ａを通じて隔壁２０に流入した空気は、この隔壁２０のいずれか一つの突出部材２１に達すると、この突出部材２１を中心に両側に分散されるようになる（図１５の矢印（１）、（２）参照）。
【００６７】
この結果、隔壁２０を通過する空気は隔壁２０のすべての突出部材で分散されて、その進行経路を変更しながら流通する。これにより、隔壁２０内部を流通する空気流通は、単位電池に対する冷却効率に影響を与えるのに適した流通速度を有するものとなる。
【００６８】
前記空気が適正な流通速度を有することができない場合には、空気が隔壁２０の内部を通過する時に、この隔壁２０内で空気の分散が円滑に行われなくなるので、所望の熱交換が起こらず、単位電池に対する冷却効率が低下する。
【００６９】
また、隔壁２０内部を流通する空気が適正な流通速度を有することができない場合には、隔壁２０内に圧力降下が増加する。この圧力降下の増加は、ハウジング１２内を通過する空気の流通に対する抵抗が増大することを生じさせるので、このときには単位電池に対する冷却効率が低下するのはもちろん、前記空気の速度を高める上で、ハウジング１２内に空気を提供する手段（例；冷却ファン）の負荷が大きくなって、これによって他の問題点が生じるようになる。
【００７０】
このような点を考慮して、本実施例では、前記角度（β）を前記範囲内に維持して、前記空気が適正な流通速度を有して、単位電池に対する冷却効率が最高になるようにしている。
【００７１】
本発明の発明者は、数回の実験を通じて、前記角度（β）が３０°より小さい場合には熱交換効率が非常に低下し、前記角度（β）が１５０°より大きい場合には空気の流通速度が非常に遅くなって、満足できる程度に単位電池に対する冷却効率をあげることができないことが分かった。
【００７２】
このような二次電池モジュールは、高出力特性が要求されるＨＥＶ（ハイブリッド自動車）、ＥＶ（電気自動車）、無線掃除機、電動自転車、電動スクーターなどのようにモータを使用して作動する機器に有用に適用することができる。
【００７３】
図１６は、図１に示した二次電池モジュール１０がモータ９１を駆動することを概略的に示したブロックダイアグラムである。
【００７４】
一方、本発明において、隔壁は、アルミニウムのような金属材質やプラスチックのような絶縁材質から形成され得る。この場合、突出部材は、セラミックやプラスチックのような不導体から形成され得る。
【００７５】
前記では、本発明の望ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも当然本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施例による二次電池モジュールを示した断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による二次電池モジュールの隔壁を示した斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線によって切断した断面図である。
【図４】本発明の第１実施例の変形例による二次電池モジュールの隔壁を示した断面図である。
【図５】図４に示す二次電池モジュールとは他態様の本発明の第１実施例の変形例による二次電池モジュールの隔壁を示した断面図である。
【図６】本発明の第２実施例による二次電池モジュールの隔壁を示した断面図である。
【図７】本発明の第２実施例の変形例による二次電池モジュールの隔壁を示した断面図である。
【図８】図７に示す二次電池モジュールとは他態様の本発明の第２実施例の変形例による二次電池モジュールの隔壁を示した断面図である。
【図９】本発明の第３実施例による二次電池モジュールの隔壁を示した断面図である。
【図１０】本発明の第３実施例の変形例による二次電池モジュールの隔壁を示した断面図である。
【図１１】図１０に示す二次電池モジュールとは他態様の本発明の第３実施例の変形例による二次電池モジュールの隔壁を示した断面図である。
【図１２】本発明の第４実施例による二次電池モジュールの隔壁を示した断面図である。
【図１３】本発明の第４実施例の変形例による二次電池モジュールの隔壁を示した断面図である。
【図１４】図１３に示す二次電池モジュールとは他態様の本発明の第４実施例の変形例による二次電池モジュールの隔壁を示した断面図である。
【図１５】本発明の第１実施例による隔壁の作用状態を説明をするために示した図面である。
【図１６】本発明の実施例による二次電池モジュールがモータを駆動することを概略的に示したブロックダイアグラムである。
【符号の説明】
【００７７】
１０    二次電池モジュール、
１１    単位電池、
１２    ハウジング、
１２ａ    流入口、
１２ｂ    排出口、
１３    エンドプレート、
１４    リストレインロッド、
２０，３０，４０，５０    隔壁、
２０”ａ    隔壁部材、
２１，３１，４１，５１    突出部材、
２２    支持バー、
２３    平板。
【図１】
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【図２】
2006156406.tif 000006
【図３】
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【図４】
2006156406.tif 000008
【図５】
2006156406.tif 000009
【図６】
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【図７】
2006156406.tif 000011
【図８】
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【図９】
2006156406.tif 000013
【図１０】
2006156406.tif 000014
【図１１】
2006156406.tif 000015
【図１２】
2006156406.tif 000016
【図１３】
2006156406.tif 000017
【図１４】
2006156406.tif 000018
【図１５】
2006156406.tif 000019
【図１６】
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