(57)【要約】  バッテリモジュール（１００）、走行用バッテリパック、及び自動車について開示する。バッテリモジュール（１００）は、バッテリモジュール（１００）の左右方向に積み重ねられた複数の中間セパレータ（１）と、複数の個別セル（２）と、バッテリモジュール（１００）の前側に配置された取付板（３）と、取付板（３）に固定された換気扇と、を備える。中間放熱エアプレート（５）が、中間セパレータ（１）に配置される。中間放熱エアプレート（５）の内側には、前後方向に貫通する中間放熱空気流路（５１）が形成される。中間空気放熱プレート（５）の左側面は、個別セル（２）の右側面と左側で熱を交換し、中間空気放熱プレート（５）の右側面は、個別セル（２）の左側面と右側で熱を交換する。中間放熱空気流路（５１）には、第１の羽口（５１１）及び第２の羽口（５１２）が設けられている。取付板（３）と個別セル（２）の前端面との間には空洞（６）が設けられている。第１の羽口（５１１）は空洞（６）に連通しており、第２の羽口（５１２）はバッテリモジュール（１００）の後部に配置され、バッテリモジュール（１００）の外側に連通している。バッテリモジュール（１００）は放熱効率が高く、急速な充放電（３Ｃ〜６Ｃの範囲の高いレートでの充電／放電）中の放熱問題を解決することができる。
2019530191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリモジュールであって、
前記バッテリモジュールの左右方向に積み重ねられた複数の中間セパレータと、
複数のセルと、
前記バッテリモジュールの前側に設けられた取付板と、
前記取付板に固定された換気装置と、を備え、
前記中間セパレータには中間放熱エアプレートが設けられ、
前記中間放熱エアプレートの内部には前後方向に貫通する中間放熱空気流路が形成され、
前記中間放熱エアプレートの左側面と前記中間放熱エアプレートの左側のセルの右側面との間で熱が交換され、前記中間放熱エアプレートの右側面と前記中間放熱エアプレートの右側のセルの左側面との間で熱が交換され、
前記中間放熱空気流路は第１の羽口及び第２の羽口を有し、
前記取付板と前記セルの前端面との間には空洞が設けられ、
前記第１の羽口は前記空洞につながっており、前記第２の羽口は前記バッテリモジュールの後側に設けられ、前記バッテリモジュールの外側につながっている、
バッテリモジュール。
【請求項２】
前記中間放熱エアプレートと前記中間セパレータとは一体的に形成されている、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項３】
前記中間放熱エアプレートの上側及び下側にガイド溝が設けられ、
前記中間セパレータの対応する位置には、スライド挿入を通じて前記ガイド溝に適合するガイドレールが設けられることを特徴とする、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項４】
前記ガイド溝は前記中間放熱エアプレートの前記上側又は前記下側の前後方向に延び、前記ガイド溝の一方の端部にはバヨネットが設けられ、
前記ガイドレール上でかつ前記バヨネットに対応する位置には制限ブロックが設けられ、
前記制限ブロックは、前記ガイド溝が前記ガイドレールに挿入される位置を制限するように前記バヨネットにはめ込まれる、請求項３に記載のバッテリモジュール。
【請求項５】
前記ガイド溝の他方の端部にはスナップゲージが設けられ、前記ガイドレール上でかつ前記スナップゲージに対応する位置には脱落防止バーブが設けられ、
前記脱落防止バーブは、前記ガイド溝が所定の位置に挿入されると、前記スナップゲージを引っ掛けて、前記ガイドレールが前記ガイド溝から外れるのを防止することができる、請求項４に記載のバッテリモジュール。
【請求項６】
前記中間放熱エアプレートの内側には複数の積層体が設けられ、前記積層体は、前記中間放熱空気流路を複数の個別空気流路に分離するように構成される、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項７】
前記個別空気流路には複数の隆起線が設けられている、請求項６に記載のバッテリモジュール。
【請求項８】
前記中間放熱エアプレートの前記左側面と前記中間放熱エアプレートの前記左側の前記セルの前記右側面との間に第１の熱伝導性絶縁パッドが設けられ、また、前記中間放熱エアプレートの前記右側面と前記中間放熱エアプレートの前記右側の前記セルの前記左側面との間にも第１の熱伝導性絶縁パッドが設けられる、
請求項２に記載のバッテリモジュール。
【請求項９】
前記バッテリモジュールは複数のセルの下に設けられる底部放熱エアプレートを備え、
前記底部放熱エアプレートの上面と前記セルの下面との間で熱が交換され、前記底部放熱エアプレートの内側には前後方向に貫通する底部放熱空気流路が形成され、
前記底部放熱空気流路は第３の羽口及び第４の羽口を有し、前記第３の羽口は前記空洞につながっており、前記第４の羽口は前記バッテリモジュールの後側に設けられ、かつ前記バッテリモジュールの外側につながっている、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項１０】
前記底部放熱エアプレートは、放熱板と、前記放熱板の底部に並んで設けられる複数のフィンとを含み、
前記底部放熱エアプレートの下には底部保護カバーが設けられ、前記底部保護カバーと前記複数のフィンとの間には前記底部放熱空気流路が形成される、
請求項９に記載のバッテリモジュール。
【請求項１１】
前記放熱板と前記複数のセルの下面との間に、第２の熱伝導性絶縁パッドが差しはさまれる、
請求項１０に記載のバッテリモジュール。
【請求項１２】
前記バッテリモジュールの最も右側のセルの外側に第１の側板が固定して設けられ、前記バッテリモジュールの最も左側のセルの外側に第２の側板が固定して設けられる、
請求項１０に記載のバッテリモジュール。
【請求項１３】
前記第１の側板の外側に右側金属板が固定され、
前記第２の側板の外側に左側金属板が固定され、
前記バッテリモジュールの上部に上部保護カバーが設けられ、
前記取付板の左側、右側、上側、及び下側がそれぞれ、前記左金属板、前記右金属板、前記上部保護カバー、及び前記底部保護カバーに固定して接続され、
バッテリモジュール管理ユニットが前記取付板に固定して設けられる、
請求項１２に記載のバッテリモジュール。
【請求項１４】
前記換気装置は換気扇であり、
前記取付板には第１の換気扇取付穴及び第２の換気扇取付穴が設けられ、
前記第１の換気扇取付穴及び前記第２の換気扇取付穴には前記換気扇が設置されている、
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のバッテリモジュールを含む、パワーバッテリパック。
【請求項１６】
複数のバッテリモジュール内の前記中間放熱空気流路は、同じ方向を有している、請求項１５に記載のパワーバッテリパック。
【請求項１７】
前記パワーバッテリパックはバッテリトレー及びバッテリパック密封カバーからなる筐体を含み、
前記バッテリパック密封カバーは前記バッテリトレーの上部に接続されて、前記バッテリパック密封カバーと前記バッテリトレーとの間に前記バッテリモジュールを設置するための空間を形成し、
前記空間には間隔をあけて複数のバッテリモジュールが設けられて、２つの隣接するバッテリモジュール間及び／又は前記バッテリモジュールと前記筐体の内部側壁との間に外部空気流路を形成し、
前記外部空気流路は前記第２の羽口を通じて前記中間放熱空気流路及び前記空洞につながっている、
請求項１５又は１６に記載のパワーバッテリパック。
【請求項１８】
複数のバッテリモジュールが同じ数量の２行に配置され、各列にある２つのバッテリモジュールの縁は面一であり、
前記外部空気流路は、前記バッテリモジュールとバッテリトレーの内部側壁との間に形成される外部循環空気流路と、
バッテリモジュールの前記２行の間に形成される外部中央空気流路とを含み、
前記外部中央空気流路の２つの端部には半導体冷却／加熱モジュールが設けられ、
前記半導体冷却／加熱モジュールは前記外部循環空気流路から前記外部中央空気流路を分離し、前記外部中央空気流路は前記半導体冷却／加熱モジュールを使用することにより前記パワーバッテリバックの外側につながっており、バッテリモジュールの一方の行は空気の吸入を行い、バッテリモジュールの他方の行は空気の吹き出しを行う、
請求項１７に記載のパワーバッテリパック。
【請求項１９】
前記バッテリトレーを貫通するストレー放熱空気流路が前記バッテリトレーの底部に設けられており、
前記ストレー放熱空気流路の側面にある、車両の前部方向に向かう開口部にはスポイラーが設けられており、
前記スポイラーは、前記車両の前記前部方向に向かう前記ストレー放熱空気流路の前記側面上にあり前記側面上の前記開口部を開閉するために使用されるスポイラー空気流路制御カバーが設けられている、
請求項１７に記載のパワーバッテリパック。
【請求項２０】
請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のパワーバッテリパックを含む、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本開示は、２０１６年８月３０日に中国で出願された中国特許出願第２０１６１０７６１８３３．９号明細書の優先権を主張するものであり、この出願の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、新エネルギー車の技術分野に関し、とりわけ、バッテリモジュール、パワーバッテリパック、及び車両に関する。
【背景技術】
【０００３】
パワーバッテリパックは、新エネルギー車用のエネルギー供給装置である。一般的に、パワーバッテリパックは、並んで配置された複数のバッテリモジュールから構成され、各バッテリモジュールは積み重ねられた複数のバッテリから形成される。
【０００４】
バッテリモジュールの充電／放電中に、熱が発生する。熱が適時に放散されないと、バッテリモジュールの性能に影響が及ぶか、又は更には危険まで生じる。バッテリモジュールの熱は、通常、空冷及び水冷を通じて放散される。
【０００５】
バッテリモジュール用の空冷を通じた既存の放熱ソリューションは、以下の通りである。
（１）空冷放熱板をバッテリモジュールの底部に配置し、セルは底面においてのみ放熱板と接触し、従って、小さな面積の熱しか放散されず、放熱効率は限られている。
（２）放熱板をバッテリモジュールの上面及び底面上に配置し、正方形の電気化学セル（セル）の上面及び底面が、別々にこの２つの放熱板と密接に接触する。放熱は、第１のソリューションでの放熱と比べて僅かに向上するが、製造コストが６０〜８０％増加する。
（３）電気化学セルは、ベーパーチャンバ（ヒートパイプ）を使用することにより、バッテリモジュールの底部上の放熱器又はトレーに熱を伝導し、熱は、トレー上に設けられた空冷構造を使用することにより、パワーバッテリパックから取り去られる。
【０００６】
前述のソリューション（１）及び（２）では、セルの異なる配置に従って、電気化学セルの放熱面積比率（電気化学セルの表面積における放熱板とセルとの間の接触面積の百分率）は５％〜２５％まで変化し、放熱効果は限定され、バッテリモジュールのレートは１〜２Ｃまで変化することがある。更に、ソリューション（２）で必要とされる放熱板は体積が大きく費用が高くつき、その結果、密封状態のパワーバッテリパックに適用するのは困難である。
【０００７】
前述のソリューション（３）での空冷放熱構造は、体積はより小さいが、ヒートパイプの伝導効率が比較的に低く、トレー放熱器の放熱効率は高くない（放熱面積が限られる）。従って、このソリューションでは、パワーバッテリパックの連続的な充電／放電レートは１Ｃ以内にしかできず、急速な充電／放電（３〜６Ｃの高いレートでの充電／放電）中のバッテリモジュールの放熱問題を解決することができない。
【０００８】
更に、前述の３つの空冷放熱ソリューションは全て、パワーバッテリパックを加熱する機能を実施するために使用することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本開示において解決すべき技術的課題とは、既存のバッテリモジュール空冷放熱構造の放熱面積が小さく、既存のバッテリモジュール空冷放熱構造の放熱効率が限られているという欠点を解決するためのバッテリモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の技術的問題を解決するために本開示で用いられる技術的ソリューションは以下の通りである。
【００１１】
バッテリモジュールが提供され、このバッテリモジュールは、バッテリモジュール内で左右方向に積層された複数の中間セパレータと、複数のセルと、バッテリモジュールの前面に設けられた取付板と、取付板に固定された換気装置と、を含む。また、中間セパレータには中間放熱エアプレートが設けられ、中間放熱エアプレートの内側には、前後方向に貫通する中間放熱空気流路が形成される。中間放熱エアプレートの左側面と中間放熱エアプレートの左側のセルの右側面との間で熱が交換され、また、中間放熱エアプレートの右側面と中間放熱エアプレートの右側のセルの左側面との間で熱が交換される。中間放熱空気流路は第１の羽口及び第２の羽口を有し、取付板とセルの前端面との間には空洞が設けられ、第１の羽口はこの空洞につながっており、第２の羽口は、バッテリモジュールの後側に設けられ、バッテリモジュールの外側につながっている。
【００１２】
本開示の幾つかの実施形態では、中間放熱エアプレートと中間セパレータとは一体的に形成される。
【００１３】
本開示の幾つかの実施形態では、中間放熱エアプレートの上側及び下側にガイド溝が設けられ、中間セパレータの対応する位置には、スライド挿入を通じてガイド溝に嵌合するガイドレールが設けられる。
【００１４】
本開示の幾つかの実施形態では、ガイド溝は中間放熱エアプレートの上側又は下側の前後方向に延び、ガイド溝の一方の端部にはバヨネットが設けられ、ガイドレール上でかつバヨネットに対応する位置には制限ブロックが設けられ、制限ブロックは、ガイド溝がガイドレールに挿入される位置を制限するようにバヨネットにはめ込まれる。
【００１５】
本開示の幾つかの実施形態では、ガイド溝の他方の端部にはスナップゲージが設けられ、ガイドレール上でかつスナップゲージに対応する位置には脱落防止バーブが設けられ、脱落防止バーブは、ガイド溝が所定の位置に挿入されると、スナップゲージを引っ掛けて、ガイドレールがガイド溝から外れるのを防止することができる。
【００１６】
本開示の幾つかの実施形態では、中間放熱エアプレートの内側に複数の積層体が設けられ、この積層体は、中間放熱空気流路を複数の個別空気流路に分離するように構成される。
【００１７】
本開示の幾つかの実施形態では、個別空気流路内に複数の隆起線が設けられる。
【００１８】
本開示の幾つかの実施形態では、中間放熱エアプレートの左側面と中間放熱エアプレートの左側のセルの右側面との間に第１の熱伝導性絶縁パッドが設けられ、また、中間放熱エアプレートの右側面と中間放熱エアプレートの右側のセルの左側面との間にも第１の熱伝導性絶縁パッドが設けられる。
【００１９】
本開示の幾つかの実施形態では、バッテリモジュールは、複数のセルの下に設けられる底部放熱エアプレートを含み、この底部放熱エアプレートの上側面とセルの下側面との間で熱が交換される。底部放熱エアプレートの内側には、前後方向に貫通する底部放熱空気流路が形成され、この底部放熱空気流路は第３の羽口及び第４の羽口を有する。第３の羽口は空洞につながっており、第４の羽口は、バッテリモジュールの後側に設けられ、バッテリモジュールの外側につながっている。
【００２０】
本開示の幾つかの実施形態では、底部放熱エアプレートは放熱板と、この放熱板の底部に並んで設けられた複数のフィンとを含む。底部放熱エアプレートの下には底部保護カバーが設けられ、底部保護カバーと複数のフィンとの間に底部放熱空気流路が形成される。
【００２１】
本開示の幾つかの実施形態では、放熱板と複数のセルの下側面との間に、第２の熱伝導性絶縁パッドが差しはさまれる。
【００２２】
本開示の幾つかの実施形態では、バッテリモジュールの最も右側のセルの外側に第１の側板が固定して設けられ、バッテリモジュールの最も左側のセルの外側に第２の側板が固定して設けられる。
【００２３】
本開示の幾つかの実施形態では、第１の側板の外側に右側金属板が固定され、第２の側板の外側に左側金属板が固定され、バッテリモジュールの上部に上部保護カバーが設けられ、取付板の左側、右側、上側、及び下側がそれぞれ、左金属板、右金属板、上部保護カバー、及び底部保護カバーに固定して接続され、バッテリモジュール管理ユニットが取付板に固定して設けられる。
【００２４】
本開示の幾つかの実施形態では、換気装置は換気扇であり、取付板には第１の換気扇取付穴及び第２の換気扇取付穴が設けられ、第１の換気扇取付穴及び第２の換気扇取付穴には換気扇が設置されている。
【００２５】
更に、本開示はパワーバッテリパックを提供し、パワーバッテリパックは、複数のバッテリモジュールを含む。
【００２６】
本開示の幾つかの実施形態では、複数のバッテリモジュール内の中間放熱空気流路は、同じ方向を有する。
【００２７】
本開示の幾つかの実施形態では、パワーバッテリパックはバッテリトレー及びバッテリパック密封カバーからなる筐体を含み、バッテリパック密封カバーはバッテリトレーの上部に接続されて、バッテリパック密封カバーとバッテリトレーとの間にバッテリモジュールを設置するための空間を形成し、この空間には間隔をあけて複数のバッテリモジュールが設けられて、２つの隣接するバッテリモジュール間及び／又はバッテリモジュールと筐体の内部側壁との間に外部空気流路を形成する。外部空気流路は第２の羽口を通じて中間放熱空気流路と空洞とにつながっている。
【００２８】
本開示の幾つかの実施形態では、複数のバッテリモジュールが同じ数量の２行に配置され、各列の２つのバッテリモジュールの縁は面一であり、外部空気流路は、バッテリモジュールとバッテリトレーの内部側壁との間に形成される外部循環空気流路と、バッテリモジュールの２つの行の間に形成される外部中央空気流路とを含む。半導体冷却／加熱モジュールが外部中央空気流路の２つの端部に設けられ、この半導体冷却／加熱モジュールは外部循環空気流路から外部中央空気流路を分離する。外部中央空気流路は、半導体冷却／加熱モジュールを介してパワーバッテリバックの外側につながっており、バッテリモジュールの一方の行は空気の吸入を行い、バッテリモジュールの他方の行は空気の吹き出しを行う。
【００２９】
本開示の幾つかの実施形態では、バッテリトレーを貫通するトレー放熱空気流路がバッテリトレーの底部に設けられており、ストレー放熱空気流路の側面にある、車両の前部方向に向かう開口部にはスポイラーが設けられており、スポイラーには、ストレー放熱空気流路の側面上にあり車両の前部方向に向かう側面上の開口部を開閉するために使用されるスポイラー空気流路制御カバーが設けられている。
【００３０】
本開示のバッテリモジュール及びパワーバッテリパックによれば、換気装置は、中間放熱空気流路及び空洞を介して、第２の羽口から空気を吸入するか、又は第２の羽口へ空気を吹き出すことができ、その結果、換気装置は、空気（冷たい空気、常温の空気、又は温かい空気）が中間放熱空気流路内を循環して流れるようにすることができる。中間放熱エアプレートの左側面と中間放熱エアプレートの左側のセルの右側面との間で熱が交換され、中間放熱エアプレートの右側面と中間放熱エアプレートの右側のセルの左側面との間で熱が交換され、即ち、中間放熱エアプレートとセルのより大きな面積の左側及び右側の面との間で熱が連続的に交換される。中間放熱空気流路の内部側壁は熱交換面であり、セルの表面積に対する熱交換面の比率は、２５％よりはるかに高い。バッターモジュールの熱を放散させる必要がある場合、セルから伝導された熱は、熱交換面から放散され、中間放熱空気流路を通って流れる空気と交換されて、バッテリモジュールの熱を放散させる。このバッテリモジュールの放熱効率は、上部及び底部に放熱板を追加する従来のソリューションの放熱効率と比べて高くなる。シミュレーション及び試験は、本開示では、５０〜８０Ａｈのセルエネルギーを有するバッテリモジュールは、４Ｃの連続的充電／放電を行うことができ、２０〜４０Ａｈのセルエネルギーを有するバッテリモジュールは、６Ｃの連続的充電／放電を行うことができることを、示している。バッテリモジュールが、急速な充電／放電（３〜６Ｃの高いレートの充電／放電）中の放熱問題を解決することができることが分かる。更に、バッテリモジュールを加熱する必要がある場合、中間放熱空気流路を通って流れる空気の熱が、中間放熱エアプレートを使用することにより熱交換面からセルに伝導されて、バッテリモジュールを加熱する。このようにして、このパワーバッテリパックを装備した車両は寒冷地に適応することができる。
【００３１】
更に、本開示は車両を更に提供し、この車両は前述のパワーバッテリパックを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本開示の一実施形態によるバッテリモジュールの概略図である。
【図２】本開示の一実施形態によるバッテリモジュールの分解図である。
【図３】本開示の一実施形態による、前後方向に垂直に切断して得られるバッテリモジュールの断面図である。
【図４】本開示の一実施形態による、左右方向に垂直に切断して得られるバッテリモジュールの断面図である。
【図５】本開示の一実施形態による、バッテリモジュールの中間放熱エアプレートの概略図である。
【図６】本開示の一実施形態によるバッテリモジュールの分解図である（上部保護カバーは取り外してある）。
【図７】本開示の一実施形態によるバッテリモジュールの背面図である（上部保護カバーは取り外してある）。
【図８】本開示の一実施形態による、バッテリモジュールの取付板、中間放熱エアプレート、及び底部放熱エアプレートの組立体の概略図である。
【図９】図８の分解図である。
【図１０】図９の別の視界の図である。
【図１１】本開示の一実施形態による、バッテリモジュールのセル及び中間放熱エアプレートの位置の概略図である。
【図１２】本開示の別の実施形態による、バッテリモジュールの中間セパレータと中間放熱エアプレートの組立工程の概略図である。
【図１３】図１２のａの拡大図である。
【図１４】本開示の別の実施形態による、バッテリモジュールの中間セパレータの概略図である。
【図１５】図１４のｂの拡大図である。
【図１６】本開示の一実施形態による、中間セパレータ上にバッテリモジュールの中間放熱エアプレートを一体形成する概略図である。
【図１７】本開示の一実施形態による、パワーバッテリパックの内部構造の概略図である。
【図１８】本開示の一実施形態による、パワーバッテリパックの分解図である（スポイラー空気流路制御カバーが開いている）。
【図１９】本開示の一実施形態による、パワーバッテリパックの分解図である（スポイラー空気流路制御カバーが閉じている）。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本明細書の図面における参照符号は、以下の通りである。
１００  バッテリモジュール、１０１  第１の側板、１０２  右側金属板、１０３  第２の側板、１０４  左側金属板、１０５  上部保護カバー、１０６  底部保護カバー、１０７  バッテリモジュール管理ユニット、
１  中間セパレータ、１１  ガイドレール、１１１  制限ブロック、１１２  脱落防止バーブ、２  セル、３  取付板、３１  第１の換気扇取付穴、３２  第２の換気扇取付穴、４  換気扇、４ａ  空気吹出換気扇、４ｂ  空気吸入換気扇、５  中間放熱エアプレート、５１  中間放熱空気流路、５１１  第１の羽口、５１２  第２の羽口、５１３  個別空気流路、５２  積層体、５３  隆起線、５４  ガイド溝、５４１  バヨネット、５４２  スナップゲージ、６  空洞、７  第１の熱伝導性絶縁パッド、８  底部放熱エアプレート、８１  底部放熱空気流路、８１１  第３の羽口、８１２  第４の羽口、８２  放熱板、８３  フィン、９  第２の熱伝導性絶縁パッド、
２００  バッテリトレー、２０１  トレー放熱空気流路、２０２  スポイラー、２０３  スポイラー空気流路制御カバー、
３００  バッテリパック密封カバー、
４００  外部空気流路、４０１  外部循環空気流路、４０２  外部中央空気流路、
５００  半導体冷却／加熱モジュール、
６００  内部循環空気流路保護カバー
【００３４】
本開示において解決される技術的課題、技術的ソリューション、及び有益な効果をより明確にするために、本開示について、添付の図面及び実施形態を参照して以下で詳細に更に説明する。本明細書で説明する具体的な実施形態は、本開示を限定するのではなく、単に本開示を説明することを意図していることを理解されたい。
【００３５】
以下では、明確な説明を容易にするために、バッテリモジュールが正常に配置された場合に取付板が配置される方向をバッテリモジュールの前側とするように定義し、この前側を、バッテリモジュールの左、右、後、上（上部）、及び下（底部）の基準として使用する。具体的な向きについては、図１、２、及び６を参照されたい。
【００３６】
図１〜７に示すように、本開示の一実施形態で提供されるバッテリモジュール１００は、バッテリモジュール１００の左右方向に積層される複数の中間セパレータ１と、複数の角形セル２と、バッテリモジュールの前側に設けられた取付板３と、換気装置として使用される取付板３上に固定された換気扇４とを含み、中間放熱エアプレート５が中間セパレータ１に設けられ、前後方向に貫通する中間放熱空気流路５１が、中間放熱エアプレート５の内側に形成される。中間放熱エアプレート５の左側面と中間放熱エアプレートの左側のセル２の右側面との間で熱が交換され、また、中間放熱エアプレート５の右側面と中間放熱エアプレートの右側のセル２の左側面との間で熱が交換される。角形セル２の上面、下面、前側面、及び後側面の面積は、左側面及び右側面の面積よりもはるかに小さい。中間放熱空気流路５１は第１の羽口５１１及び第２の羽口５１２を有し、取付板３とセル２の前端面との間には空洞６が設けられている。第１の羽口５１１は空洞６につながっており、第２の羽口５１２は、バッテリモジュール１００の後側に設けられ、バッテリモジュール１００の外側につながっている。
【００３７】
この実施形態では、２つの隣接する中間セパレータ１は、セル２に力を加えながら積層するようにスナップフィットされる。
【００３８】
この実施形態では、図１及び図８に示すように、２つの換気扇４がある。取付板３には、第１の換気扇取付穴３１及び第２の換気扇取付穴３２が設けられており、換気扇４が、第１の換気扇取付穴３１及び第２の換気扇取付穴３２に取り付けられ、取付板３の左右方向に間隔をあけて配置される。当然ながら、他の実施形態では、１つ又は３つより多くの換気扇４が存在することがある。これは、放熱要件に基づいて設計される。
【００３９】
本明細書において空気吸入とは、空気吸入換気扇を使用することにより空洞６内に負圧を発生させ、バッテリモジュール１００の後側から空気を吸入し、その結果、バッテリモジュール１００の後側からの空気が、中間放熱空気流路５１（底部放熱空気流路８１）、空洞６、及び換気扇４を通って流れた後で、バッテリモジュール１００の前側から排出されることを意味する。ここでの空気吹き出しとは、空気吹出換気扇を使用することにより、バッテリモジュール１００の前側から空気を誘引し、その結果、バッテリモジュール１００の前側からの空気が、換気扇４、空洞６、及び中間放熱空気流路５１（底部放熱空気流路８１）を通って流れた後でバッテリモジュール１００の後側から吹き出すことを意味する。
【００４０】
この実施形態では、空気吸入機能を有する換気扇４を、説明のための一例として使用する。それぞれ、第１の羽口５１１は中間放熱空気流路５１の空気吹出口であり、第２の羽口５１２は、中間放熱空気流路５１の吸気口である。換気扇４は、中間放熱空気流路５１及び空洞６を介して第２の羽口５１２から空気を吸入することができる、即ち、バッテリモジュール１００の外部の空気が、第２の羽口５１２に入り、中間放熱空気流路５１及び空洞６を通って送風され、換気扇４の前側を介してバッテリモジュール１００から排出される。
【００４１】
バッテリモジュール１００の熱を放散させる必要がある場合、換気扇４はバッテリモジュール１００の外部の空気（常温の空気又は冷たい空気）をバッテリモジュール１００に吸入し、セル２の２つのより大きな側の面（左側面及び右側面）の熱が、中間放熱エアプレート５に伝導され、中間放熱空気流路５１の内部側壁（熱交換面）に沿って、中間放熱空気流路５１に分散される。空気が中間放熱空気流路５１を通って流れると熱が吹き飛ばされて、セル２の放熱を行う。逆に、バッテリモジュール１００を加熱する必要がある場合、換気扇４はバッテリモジュール１００の外部の空気（温かい空気）をバッテリモジュール１００に吸入し、この空気の熱が、中間放熱エアプレート５を使用することにより、中間放熱空気流路５１の内部側壁に沿って、セル２の２つのより大きな側の面（左側面及び右側面）に伝導される、即ち、空気が中間放熱空気流路５１を通って流れると、セル２が加熱される。
【００４２】
当然ながら、他の実施形態では、換気扇４は空気を吹き出すこともできる。それぞれ、第１の羽口５１１は中間放熱空気流路５１の吸気口であり、第２の羽口５１２は、中間放熱空気流路５１の空気吹出口である。換気扇４は、中間放熱空気流路５１及び空洞６を介して第２の羽口５１２へ空気を吹き出すことができる、即ち、バッテリモジュール１００の外部の空気が、換気扇４の前側から誘引され、空洞６及び中間放熱空気流路５１を通って流れ、第２の羽口５１２（バッテリモジュール１００の後側）から吹き出す。
【００４３】
この実施形態では、図５及び図１６に示すように、中間放熱エアプレート５及び中間セパレータ１は一体的に形成される。例えば、中間放熱エアプレート５は、射出成形を通じて中間セパレータ１上に一体的に形成する（埋め込む）ことができ、その結果、中間セパレータ１は、良好な伸張性を有し組立が簡単でありながら任意の態様で組み立てることができ、それによって製品の組立効率が向上する。中間放熱エアプレート５の両側には高さ方向にＴ字型構造が設けられ、このＴ字型構造は、射出成形の位置決めを容易にし、製品の全体的な強度を向上させる機能を有している。
【００４４】
図５に示すように、中間放熱エアプレート５の内側には複数の積層体５２が設けられており、この積層体は、中間放熱空気流路５１を複数の個別空気流路５１３に分離するように構成され、個別空気流路５１３内には複数の隆起線５３が設けられている。この実施形態では、具体的には、８つの積層体５２がある。中間放熱空気流路５１は、９つの同一の四角い個別空気流路５１３に分割されており、各個別空気流路５１３内には４つの隆起線５３が設けられている。個別空気流路５１３と隆起線５３とは一体的に押し出し成形され、その結果、空気流路プレートの強度を大幅に改善することができ、押し出し変形を大幅に低減することができる。更に、４つの隆起線５３は、中間放熱空気流路５１の熱交換面積を拡大し、中間放熱エアプレートを通って流れる空気の乱れのスケールを高め、それによって熱交換率を向上させ、放熱効果を高める。
【００４５】
図２に示すように、中間放熱エアプレート５の左側面と中間放熱エアプレートの左側のセル２の右側面との間に第１の熱伝導性絶縁パッド７が設けられ、また、中間放熱エアプレート５の右側面と中間放熱エアプレートの右側のセル２の左側面との間の両方にも第１の熱伝導性絶縁パッドが設けられる。即ち、第１の熱伝導性絶縁パッド７は、中間放熱エアプレート５と両側のユニットセル２との間に設けられる。第１の熱伝導性絶縁パッドは、１〜２Ｗ／Ｍｋの熱伝導率を有し、良好な耐摩耗性及び絶縁性を有する。第１の熱伝導性絶縁パッドは、熱ゴム、ＵＴＰ１００熱伝導性絶縁シート等であり得るが、これらに限定はされない。
【００４６】
本開示の幾つかの実施形態では、図２〜１１に示すように、バッテリモジュール１００は、複数のセル２の下に設けられる底部放熱エアプレート８を含む。底部放熱エアプレート８の上面とセル２の下面との間で熱が交換され、底部放熱エアプレート８の内側には、前後方向に貫通する底部放熱空気流路８１が形成される。底部放熱空気流路８１は第３の羽口８１１及び第４の羽口８１２を有し、第３の羽口８１１は空洞６につながっており、第４の羽口８１２は、バッテリモジュール１００の後側に設けられ、バッテリモジュール１００の外側につながっている。
【００４７】
空気吸入機能を有する換気扇４に対応して、それぞれ、第３の羽口８１１は底部放熱空気流路８１の空気吹出口であり、第４の羽口８１２は底部放熱空気流路８１の吸気口である。換気扇４は、底部放熱空気流路８１及び空洞６を介して、第４の羽口８１２から空気を吸入することができる。即ち、バッテリモジュール１００の外部の空気は第４の羽口８１２に入り、底部放熱空気流路８１、空洞６を通って送風され、換気扇４の前側を介してバッテリモジュール１００から排出される。
【００４８】
当然ながら、他の実施形態では、空気吹出機能を有する換気扇４に対応して、第３の羽口８１１は底部放熱空気流路８１の吸気口であり、第４の羽口８１２は底部放熱空気流路８１の空気吹出口である。換気扇４は、底部放熱空気流路８１及び空洞６を介して第４の羽口８１２へ空気を吹き出すことができる、即ち、バッテリモジュール１００の外部の空気が、換気扇４の前側から誘引され、空洞６及び底部放熱空気流路８１を通って流れ、第４の羽口８１２（バッテリモジュール１００の後側）から吹き出す。
【００４９】
この実施形態では、底部放熱空気流路８１及び中間放熱空気流路５１は、互いに独立している。
【００５０】
この実施形態では、図２に示すように、底部放熱エアプレート８は、フィン放熱器であり、放熱板８２と、放熱板８２の底部に並んで設けられる複数のフィン８３とを含み、底部放熱エアプレート８の下には底部保護カバー１０６が設けられ、底部保護カバー１０６と複数のフィン８３との間には底部放熱空気流路８１が形成される。放熱板８２と複数のセル２の下面との間に、第２の熱伝導性絶縁パッド９が差しはさまれる。第２の熱伝導性絶縁パッド９と第１の熱伝導性絶縁パッド７の機能は同様である。
【００５１】
換気扇４の始動中に、第１の羽口５１１と第３の羽口８１１と取付板３との間の空洞６内に負圧領域が形成される。この負圧の大きさ及び分布は、換気扇の静圧、回転速度、及び送風能力に関係しており、最適な換気扇モデル、数量、及び取り付け位置を、シミュレーション及び試験を通じて決定することができる。
【００５２】
この実施形態では、中間放熱エアプレート５の数量は、セル２の配置に関係している。図６及び図１１に示すように、この実施形態では、中間放熱エアプレート５の左右両側には２つのセル２が設けられ、これら２つのセル２は前後方向に面一であり、複数のセル２が左右方向に２行に配置されている。このようにして、中間放熱エアプレート５の左側面と中間放熱エアプレートの左側の２つのセル２の右側面との間で熱が交換され、また、中間放熱エアプレート５の右側面と中間放熱エアプレートの右側の２つのセル２の左側面との間で熱が交換される。中間放熱エアプレート５は４つのセル２の間に位置し、その結果、バッテリモジュールの同じ放熱効率を確保しながら、バッテリモジュールの体積を最小化することができる。
【００５３】
当然ながら、他の実施形態では、中間放熱エアプレート５の左側及び右側には、１つのセル２又は３つより多くのセル２を別々に設けることができる。
【００５４】
バッテリモジュール１００の熱を放散させる必要がある場合、換気扇４は、第２の羽口５１２及び第４の羽口８１２を介して、バッテリモジュール１００の外部の空気（常温の空気又は冷たい空気）をバッテリモジュール１００（中間放熱空気流路５１及び底部放熱空気流路８１）に吸入し、セル２の２つのより大きな側の面（左側面及び右側面）の熱が、中間放熱エアプレート５に伝導され、中間放熱空気流路５１の内部側壁（熱交換面）に沿って、中間放熱空気流路５１に分散される。空気が中間放熱空気流路５１を通って流れると熱が吹き飛ばされて、セル２の放熱を行う。逆に、バッテリモジュール１００を加熱する必要がある場合、換気扇４はバッテリモジュール１００の外部の空気（温かい空気）をバッテリモジュール１００に吸入し、この空気の熱が、中間放熱エアプレート５を使用することにより、中間放熱空気流路５１の内部側壁に沿って、セル２の２つのより大きな側の面（左側面及び右側面）に伝導される、即ち、空気が中間放熱空気流路５１を通って流れると、セル２が加熱される。
【００５５】
図８〜図１１に示すように、この実施形態では、複数の中間放熱エアプレート５が平行に設けられる。複数の中間放熱エアプレート５及び複数の底部放熱エアプレート８の吸気口の寸法及び比率は最適化されており、その結果、最適な放熱効果及び最適な温度均一性を達成することができ、それによって充電／放電レート及びバッテリモジュールの寿命を増加させることができる。当然ながら、中間放熱エアプレート５の数量は、セルの数量及び配置に基づいて必要とされる通りに設計される。
【００５６】
当然ながら、他の実施形態では、換気扇４は空気を吹き出すこともできる。換気扇４は、中間放熱空気流路５１及び空洞６を介して第２の羽口５１２へ空気を吹き出すことができる、即ち、バッテリモジュール１００の外部の空気が、換気扇の外側から誘引され、空洞６及び中間放熱空気流路５１を通って流れ、第２の羽口５１２から吹き出す。
【００５７】
図２に示すように、バッテリモジュール１００の最も右側にあるセル２の外部側に第１の側板１０１が固定して設けられ、右側金属板１０２が、第１の側板１０１の外部側に固定される。バッテリモジュール１００の最も左側にあるセル２の外部側に第２の側板１０３が固定して設けられ、左側金属板１０４が、第２の側板の外部側に固定される。上部保護カバー１０５がバッテリモジュール１００の上部に設けられ、底部保護カバー１０６がバッテリモジュール１００の底部に設けられる。複数のセル２の下側面と底部保護カバー１０６との間には底部放熱エアプレート８が設けられており、取付板３の左側、右側、上側、及び下側はそれぞれ、ボルトを用いることにより、左側金属板１０４、右側金属板１０２、上部保護カバー１０５、及び底部保護カバー１０６に固定して接続される。上部保護カバー１０５は、並んで配置された３つの板から構成される。
【００５８】
更に、図２に示すように、バッテリモジュール管理ユニット１０７が、取付板３に固定して設けられる。
【００５９】
本開示の前述の実施形態におけるバッテリモジュールによれば、中間放熱エアプレート５の左側面と中間放熱エアプレートの左側のセル２の右側面との間で熱が交換され、また、中間放熱エアプレート５の右側面と中間放熱エアプレートの右側のセル２の左側面との間で熱が交換される。即ち、中間放熱エアプレート５とセル２のより大きな面積を有する左側面及び右側面との間で熱が連続的に交換され、また熱は、底部放熱エアプレート８とセル２の底部との間で交換されることもある。中間放熱空気流路５１の熱交換面及び底部放熱空気流路８１の熱交換面の合計とセルの表面積との比率は、７５％以上であり（Ｃ１７電気化学セルの場合には比率は最大で７５％までであり、Ｃ２０電気化学セルの場合には比率は最大で８５％までであり得る）、従って、放熱効率は高い。シミュレーション及び試験は、本開示では、５０〜８０Ａｈのセル容量を有するバッテリモジュールは、４Ｃの連続的充電／放電を行うことができ、２０〜４０Ａｈのセル容量を有するバッテリモジュールは、６Ｃの連続的充電／放電を行うことができることを、示している。このバッテリモジュールを、急速な充電／放電（３〜６Ｃの高いレートの充電／放電）中の放熱問題を解決するために使用することができることが分かる。更に、バッテリモジュールを加熱する必要がある場合には、中間放熱空気流路５１を通って流れる空気の熱が、中間放熱エアプレート５を使用することにより中間放熱空気流路５１の熱交換面からセル２に伝導され、底部放熱空気流路８１を通って流れる空気の熱が、底部放熱エアプレート８を使用することにより底部放熱空気流路８１の熱交換面からセル２に伝導されて、バッテリモジュール１００を加熱する。このようにして、このバッテリモジュール１００を装備した車両は寒冷地に適応することができる。
【００６０】
更に、図１２〜図１５に示すように、本開示の別の実施形態では、中間放熱エアプレート５は、取り外し可能な接続部を使用することにより、中間セパレータ１に固定される（はめ込まれる）。
【００６１】
図１２〜図１５に示すように、中間放熱エアプレート５の上側及び下側にはガイド溝５４が設けられ、中間セパレータ１の対応する位置には、スライド挿入を通じてガイド溝５４に嵌合するガイドレール１１が設けられる。ガイド溝５４は、中間放熱エアプレート５の上側又は下側の前後方向に延びており、ガイド溝５４の一方の端にはバヨネット５４１が設けられ、ガイドレール１１上でかつバヨネット５４１に対応する位置には、制限ブロック１１１が設けられている。制限ブロック１１１はバヨネット５４１にはめ込まれて、ガイド溝５４がガイドレール１１に挿入される位置を制限する。ガイド溝５４の他方の端部にはスナップゲージ５４２が設けられ、ガイドレール１１上でかつスナップゲージ５４２に対応する位置には脱落防止バーブ１１２が設けられ、脱落防止バーブ１１２は、ガイド溝５４が所定の位置に挿入されると、スナップゲージ５４２を引っ掛けて、ガイドレール１１がガイド溝５４から外れるのを防止することができ、それによって中間放熱エアプレート５を中間セパレータ１にしっかりと取り付けることができる。
【００６２】
この明細書では、ガイド溝５４の、バヨネット５４１が設けられている一方の端部は、ガイド溝の後端（バッテリモジュール１００の向きに基づく）であり、スナップゲージ５４２が設けられている他方の端部は、ガイド溝５４の前端（バッテリモジュール１００の向きに基づく）である。ガイドレール１１の、制限ブロック１１１が設けられている一方の端部は、ガイドレールの後端（バッテリモジュール１００の向きに基づく）であり、ガイドレール１１の、脱落防止バーブ１１２が設けられている他方の端部は、ガイドレールの前端（バッテリモジュール１００の向きに基づく）である。
【００６３】
図１６に示す一体的に形成された中間セパレータ１と比較すると、取り外し可能な接続を使用する態様では、中間セパレータ１の射出成形金型に対する精度要件を低くすることができ、更に、中間放熱エアプレート５が別個に形成され、その結果、中間放熱エアプレート５内の中間放熱空気流路５１が成形しやすくなり、組立費用及び修理費用が安くなる。
【００６４】
更に、図１７〜図１９に示すように、本開示の一実施形態はパワーバッテリパックを更に提供し、このパワーバッテリパックは、複数のバッテリモジュール１００と、バッテリトレー２００及びバッテリパック密封カバー３００から構成される筐体と、を含む。バッテリパック密封カバー３００は、バッテリトレー２００の上部に接続されて、バッテリパック密封カバー３００とバッテリトレー２００との間に、バッテリモジュール１００を設置するための空間を形成する。複数のバッテリモジュール１００がこの空間内に間隔をあけて設けられて、２つの隣接するバッテリモジュール１００の間、及び／又はバッテリモジュール１００と筐体の内部側壁との間に外部空気流路４００を形成し、外部空気流路４００は、第２の羽口５１２を介して、中間放熱空気流路５１及び空洞６につながる。更に、外部空気流路４００は、第４の羽口８１２を介して、底部放熱空気流路８１及び空洞６につながる。
【００６５】
この実施形態では、複数のバッテリモジュール１００内の中間放熱空気流路５１は、同じ方向を有する。更に、複数のバッテリモジュール１００の底部放熱空気流路８１は、同じ方向を有する。
【００６６】
図１７に示すように、複数のバッテリモジュール１００が同じ数量の２つの行に配置されており、即ち、各行が４つのバッテリモジュール１００を有しており（即ち、各列は２つのバッテリモジュール１００を有しており）、各列の２つのバッテリモジュール１００の縁は面一である。このようにして、同じ列内の２つのバッテリモジュール１００内の中間放熱空気流路５１は同一直線上にあり、同じ列内の２つのバッテリモジュール１００の底部放熱空気流路８１も同一直線上にある。
【００６７】
この実施形態では、外部空気流路４００は、バッテリモジュール１００とバッテリトレー２００の内部側壁との間に形成された外部循環空気流路４０１と、バッテリモジュール１００の２つの行の間に形成された外部中央空気流路４０２とを含む。外部中央空気流路４０２の２つの端部には半導体冷却／加熱モジュール５００が設けられており、外部循環空気流路４０１は半導体冷却／加熱モジュール５００を介してパワーバッテリバックの外側につながっており、半導体冷却／加熱モジュール５００は、外部中央空気流路４０２を外部循環空気流路４０１から分離する。
【００６８】
図１８及び図１９に示すように、バッテリパック密封カバー３００とバッテリトレー２００との間には内部循環空気流路保護カバー６００が設けられている。
【００６９】
図１７に示すように、同じ列にある２つのバッテリモジュール１００は左右方向に面一であり、同じ行にある４つのバッテリモジュール１００は前後方向に面一である。バッテリモジュール１００の一方の行は空気吸入を行い、バッテリモジュール１００の他方の行は空気吹き出しを行う。
【００７０】
本開示の幾つかの実施形態では、図１７に示すように、バッテリモジュール１＃、２＃、３＃、及び４＃は同じ行にあり、バッテリモジュール５＃、６＃、７＃、及び８＃は同じ行にある。電池モジュール１＃及び電池モジュール８＃は同じ列にあり、電池モジュール２＃及び電池モジュール７＃は同じ列にあり、電池モジュール３＃及び電池モジュール６＃は同じ列にあり、電池モジュール４＃及び電池モジュール５＃は同じ列にある。バッテリモジュール１＃、２＃、３＃、及び４＃の後側は、バッテリモジュール５＃、６＃、７＃、及び８＃の後側に面している。バッテリモジュール１＃、２＃、３＃、及び４＃の換気扇４は空気を吹き出すために使用され、空気吹出換気扇４ａを形成し、バッテリモジュール５＃、６＃、７＃、及び８＃の換気扇４は、空気を吸入するために使用され、空気吸入換気扇４ｂを形成する。このようにして、パワーバッテリパック内の空気循環経路は以下のようになる。外部循環空気流路→バッテリモジュール１＃、２＃、３＃、及び４＃→外部中央空気流路→バッテリモジュール５＃、６＃、７＃、及び８＃→外部循環空気流路。
【００７１】
図１８及び図１９に示すように、バッテリトレー２００を貫通するトレー放熱空気流路２０１がバッテリトレー２００の底部に設けられており、トレー放熱空気流路２０１の側面にある、車両の前部方向に向かう開口部にはスポイラー２０２が設けられており、スポイラー２０２には、トレー放熱空気流路２０１の側面上にあり車両の前部方向に向かう側面上の開口部を開閉するために使用されるスポイラー空気流路制御カバー２０３が設けられている。
【００７２】
バッテリモジュール１００のパワーバッテリパックに基づいて、外部中央空気流路４０２の２つの端部に設けられた半導体冷却／加熱モジュール５００は、バッテリモジュール１００の内部と外部空気流路４００との間の熱交換を行うことができる。パワーバッテリパックの密封が変化しない場合には、パワーバッテリパックの放熱（冷却）及び加熱機能を、空気を冷却剤として使用することにより、実施することができる。
【００７３】
パワーバッテリパックは、パワーバッテリパックの加熱モード及びマルチレベル冷却（放熱）モードを実施することができる。詳細は以下の通りである。
【００７４】
加熱モード
図１７及び図１９に示すように、セル２の温度が過度に低い（例えば、≦１０℃）場合、加熱モードが有効になる。パワーバッテリパックの前端にあるスポイラー空気流路制御カバー２０３が閉じられ、トレー放熱空気流路２０１がパワーバッテリパックの外側から隔離され、従って空気が入らなくなる。半導体熱交換モジュール５００が加熱モードを有効にし、直列に接続された内部空気流路（中間放熱空気流路５１及び底部放熱空気流路８１）及び外部空気流路４００に対して、空気を吹き出すために使用される空気吹出換気扇４ａと、空気を吸入するために使用される空気吸入換気扇４ｂとがオンになる。空気は、半導体熱交換モジュール５００を通って流れる際に加熱され、その後、空気吹出換気扇４ａを介してバッテリモジュール１＃、２＃、３＃、及び４＃内の中間放熱空気流路５１及び底部放熱空気流路８１に入り、バッテリモジュール１００の１＃、２＃、３＃、及び４＃の均一で効率的な加熱を行う。その後、バッテリモジュール１００の１＃、２＃、３＃、及び４＃からの温かい空気が外部中央空気流路４０２を通って流れ、バッテリモジュール１００の５＃、６＃、７＃、及び８＃内の中間放熱空気流路５１及び底部放熱空気流路８１に入り、バッテリモジュール１００の５＃、６＃、７＃、及び８＃の均一で効率的な加熱を行う。最後に、空気吸入換気扇４ｂが、空気を外部循環空気流路４０１に排出する、等々である。
【００７５】
冷却（放熱）モード
レベル０冷却：図１７及び図１８に示すように、車両の温度が走行中にやや高い場合、パワーバッテリパックの前端にあるスポイラー空気流路制御カバー２０３を開くことができる。走行中に空気がトレー放熱空気流路２０１を高速で通って流れ、バッテリモジュール１００からバッテリトレー２００へ移動した熱を奪って、バッテリモジュール１００の熱を放散させる。
【００７６】
レベル１冷却：半導体熱交換モジュール５００の流れの向きを（加熱時とは逆に）変えて、半導体熱交換モジュール５００を冷却モードに変え、空気を吹き出すために使用される空気吹出換気扇４ａをオンにし（空気を吸入するために使用される空気吸入換気扇４ｂはオンにしない）、バッテリモジュール１００を冷却（放熱）する。
【００７７】
レベル２冷却：半導体熱交換モジュール５００が冷却モードである場合、空気を吹き出すために使用される空気吹出換気扇４ａ及び空気を吸入するために使用される空気吸入換気扇４ｂを同時にオンにする。レベル１冷却モードと比べると、空気吹出換気扇４ａと空気吸入換気扇４ｂとは直列に接続されており、空気吹出換気扇４ａと空気吸入換気扇４ｂとの間の静圧差が大きくなり、バッテリモジュール１００の内部空気流路（中間放熱空気流路５１及び底部放熱空気流路８１）内の空気の流速が速くなる。従って、放熱効果が向上する。
【００７８】
レベル０冷却は、車両の走行時にのみ使用することができ、レベル１及びレベル２冷却は、どのような状態でも使用することができる。オンにされる空気吹出換気扇４ａ及び空気吸入換気扇４ｂの数量を調節し、半導体熱交換モジュール５００のパワーを調節して、異なる冷却効果を実現し、それによって大きなレートでの充電中の、並びに様々な異なる走行状態における、車両の放熱要件を満たす。
【００７９】
本開示の前述の実施形態のパワーバッテリパックによれば、各バッテリモジュールの換気装置は、中間放熱空気流路及び空洞を介して、第２の羽口から空気を吸入するか、又は第２の羽口へ空気を吹き出すことができ、その結果、空気は中間放熱空気流路内を循環して流れることができる。中間セパレータの積層方向にある中間放熱空気流路の２つの側面とセルのより大きな面積の側面との間で熱が連続的に交換され、中間放熱空気流路の内部側壁は放熱面であり、セルの表面積に対するこの放熱面の比率は２５％よりもはるかに大きく、放熱効率は高い。シミュレーション及び試験は、５０〜８０Ａｈのセルエネルギーを有するバッテリモジュールは、４Ｃの連続的充電／放電を行うことができ、２０〜４０Ａｈのセルエネルギーを有するバッテリモジュールは、６Ｃの連続的充電／放電を行うことができることを、示している。本開示のパワーバッテリパックが、急速な充電／放電（３〜６Ｃの高いレートの充電／放電）中の放熱問題を解決することができることが分かる。更に、パワーバッテリパックの複数のバッテリモジュールは、バッテリパック密封カバーとバッテリトレーとの間の空間に間隔をあけて設けられて、バッテリモジュールとバッテリトレーの内部側壁との間に外部空気流路を形成する。外部空気流路は、第２の羽口を通じて中間放熱空気流路及び空洞につながっており、その結果、外部空気流路に設けられた冷却／加熱モジュールが外部空気流路内の空気を加熱又は冷却して、パワーバッテリパックを冷却又は加熱することができる。
【００８０】
更に、本開示は車両を提供し、この車両は前述のパワーバッテリパックを含む。
【００８１】
前述の説明は、本開示の好ましい実施形態に過ぎず、本開示を限定するよう意図したものではない。本開示の趣旨及び原理内で行われるいかなる修正、等価な置き換え、改良等も、本開示の保護範囲内に含まれるべきである。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2019530191.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月27日(2019.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリモジュールであって、
前記バッテリモジュールの左右方向に積み重ねられた複数の中間セパレータと、
複数のセルと、
前記バッテリモジュールの前側に設けられた取付板と、
前記取付板に固定された換気装置と、を備え、
前記中間セパレータには中間放熱エアプレートが設けられ、
前記中間放熱エアプレートの内部には前後方向に貫通する中間放熱空気流路が形成され、
前記中間放熱エアプレートの左側面と前記中間放熱エアプレートの左側のセルの右側面との間で熱が交換され、前記中間放熱エアプレートの右側面と前記中間放熱エアプレートの右側のセルの左側面との間で熱が交換され、
前記中間放熱空気流路は第１の羽口及び第２の羽口を有し、
前記取付板と前記セルの前端面との間には空洞が設けられ、
前記第１の羽口は前記空洞につながっており、前記第２の羽口は前記バッテリモジュールの後側に設けられ、前記バッテリモジュールの外側につながっている、
バッテリモジュール。
【請求項２】
前記中間放熱エアプレートと前記中間セパレータとは一体的に形成されている、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項３】
前記中間放熱エアプレートの上側及び下側にガイド溝が設けられ、
前記中間セパレータの対応する位置には、スライド挿入を通じて前記ガイド溝に適合するガイドレールが設けられることを特徴とする、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項４】
前記ガイド溝は前記中間放熱エアプレートの前記上側又は前記下側の前後方向に延び、前記ガイド溝の一方の端部にはバヨネットが設けられ、
前記ガイドレール上でかつ前記バヨネットに対応する位置には制限ブロックが設けられ、
前記制限ブロックは、前記ガイド溝が前記ガイドレールに挿入される位置を制限するように前記バヨネットにはめ込まれる、請求項３に記載のバッテリモジュール。
【請求項５】
前記ガイド溝の他方の端部にはスナップゲージが設けられ、前記ガイドレール上でかつ前記スナップゲージに対応する位置には脱落防止バーブが設けられ、
前記脱落防止バーブは、前記ガイド溝が所定の位置に挿入されると、前記スナップゲージを引っ掛けて、前記ガイドレールが前記ガイド溝から外れるのを防止することができる、請求項４に記載のバッテリモジュール。
【請求項６】
前記中間放熱エアプレートの内側には複数の積層体が設けられ、前記積層体は、前記中間放熱空気流路を複数の個別空気流路に分離するように構成される、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項７】
前記個別空気流路には複数の隆起線が設けられている、請求項６に記載のバッテリモジュール。
【請求項８】
前記中間放熱エアプレートの前記左側面と前記中間放熱エアプレートの前記左側の前記セルの前記右側面との間に第１の熱伝導性絶縁パッドが設けられ、また、前記中間放熱エアプレートの前記右側面と前記中間放熱エアプレートの前記右側の前記セルの前記左側面との間にも第１の熱伝導性絶縁パッドが設けられる、
請求項２に記載のバッテリモジュール。
【請求項９】
前記バッテリモジュールは複数のセルの下に設けられる底部放熱エアプレートを備え、
前記底部放熱エアプレートの上面と前記セルの下面との間で熱が交換され、前記底部放熱エアプレートの内側には前後方向に貫通する底部放熱空気流路が形成され、
前記底部放熱空気流路は第３の羽口及び第４の羽口を有し、前記第３の羽口は前記空洞につながっており、前記第４の羽口は前記バッテリモジュールの後側に設けられ、かつ前記バッテリモジュールの外側につながっている、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項１０】
前記底部放熱エアプレートは、放熱板と、前記放熱板の底部に並んで設けられる複数のフィンとを含み、
前記底部放熱エアプレートの下には底部保護カバーが設けられ、前記底部保護カバーと前記複数のフィンとの間には前記底部放熱空気流路が形成される、
請求項９に記載のバッテリモジュール。
【請求項１１】
前記放熱板と前記複数のセルの下面との間に、第２の熱伝導性絶縁パッドが差しはさまれる、
請求項１０に記載のバッテリモジュール。
【請求項１２】
前記バッテリモジュールの最も右側のセルの外側に第１の側板が固定して設けられ、前記バッテリモジュールの最も左側のセルの外側に第２の側板が固定して設けられる、
請求項１０に記載のバッテリモジュール。
【請求項１３】
前記第１の側板の外側に右側金属板が固定され、
前記第２の側板の外側に左側金属板が固定され、
前記バッテリモジュールの上部に上部保護カバーが設けられ、
前記バッテリモジュールの底部に底部保護カバーが設けられ、
前記取付板の左側、右側、上側、及び下側がそれぞれ、前記左金属板、前記右金属板、前記上部保護カバー、及び前記底部保護カバーに固定して接続され、
バッテリモジュール管理ユニットが前記取付板に固定して設けられる、
請求項１２に記載のバッテリモジュール。
【請求項１４】
前記換気装置は換気扇であり、
前記取付板には第１の換気扇取付穴及び第２の換気扇取付穴が設けられ、
前記第１の換気扇取付穴及び前記第２の換気扇取付穴には前記換気扇が設置されている、
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のバッテリモジュールを含む、パワーバッテリパック。
【請求項１６】
複数のバッテリモジュール内の前記中間放熱空気流路は、同じ方向を有している、請求項１５に記載のパワーバッテリパック。
【請求項１７】
前記パワーバッテリパックはバッテリトレー及びバッテリパック密封カバーからなる筐体を含み、
前記バッテリパック密封カバーは前記バッテリトレーの上部に接続されて、前記バッテリパック密封カバーと前記バッテリトレーとの間に前記バッテリモジュールを設置するための空間を形成し、
前記空間には間隔をあけて複数のバッテリモジュールが設けられて、２つの隣接するバッテリモジュール間及び／又は前記バッテリモジュールと前記筐体の内部側壁との間に外部空気流路を形成し、
前記外部空気流路は前記第２の羽口を通じて前記中間放熱空気流路及び前記空洞につながっている、
請求項１５又は１６に記載のパワーバッテリパック。
【請求項１８】
複数のバッテリモジュールが同じ数量の２行に配置され、各列にある２つのバッテリモジュールの縁は面一であり、
前記外部空気流路は、前記バッテリモジュールとバッテリトレーの内部側壁との間に形成される外部循環空気流路と、
バッテリモジュールの前記２行の間に形成される外部中央空気流路とを含み、
前記外部中央空気流路の２つの端部には半導体冷却／加熱モジュールが設けられ、
前記半導体冷却／加熱モジュールは前記外部循環空気流路から前記外部中央空気流路を分離し、前記外部中央空気流路は前記半導体冷却／加熱モジュールを使用することにより前記パワーバッテリパックの外側につながっており、バッテリモジュールの一方の行は空気の吸入を行い、バッテリモジュールの他方の行は空気の吹き出しを行う、
請求項１７に記載のパワーバッテリパック。
【請求項１９】
前記バッテリトレーを貫通するトレー放熱空気流路が前記バッテリトレーの底部に設けられており、
前記トレー放熱空気流路の側面にある、車両の前部方向に向かう開口部にはスポイラーが設けられており、
前記スポイラーは、前記車両の前記前部方向に向かう前記トレー放熱空気流路の前記側面上にあり前記側面上の前記開口部を開閉するために使用されるスポイラー空気流路制御カバーが設けられている、
請求項１７に記載のパワーバッテリパック。
【請求項２０】
請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のパワーバッテリパックを含む、車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本開示の幾つかの実施形態では、複数のバッテリモジュールが同じ数量の２行に配置され、各列の２つのバッテリモジュールの縁は面一であり、外部空気流路は、バッテリモジュールとバッテリトレーの内部側壁との間に形成される外部循環空気流路と、バッテリモジュールの２つの行の間に形成される外部中央空気流路とを含む。半導体冷却／加熱モジュールが外部中央空気流路の２つの端部に設けられ、この半導体冷却／加熱モジュールは外部循環空気流路から外部中央空気流路を分離する。外部中央空気流路は、半導体冷却／加熱モジュールを介してパワーバッテリパックの外側につながっており、バッテリモジュールの一方の行は空気の吸入を行い、バッテリモジュールの他方の行は空気の吹き出しを行う。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本開示の幾つかの実施形態では、バッテリトレーを貫通するトレー放熱空気流路がバッテリトレーの底部に設けられており、トレー放熱空気流路の側面にある、車両の前部方向に向かう開口部にはスポイラーが設けられており、スポイラーには、トレー放熱空気流路の側面上にあり車両の前部方向に向かう側面上の開口部を開閉するために使用されるスポイラー空気流路制御カバーが設けられている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
この実施形態では、外部空気流路４００は、バッテリモジュール１００とバッテリトレー２００の内部側壁との間に形成された外部循環空気流路４０１と、バッテリモジュール１００の２つの行の間に形成された外部中央空気流路４０２とを含む。外部中央空気流路４０２の２つの端部には半導体冷却／加熱モジュール５００が設けられており、外部循環空気流路４０１は半導体冷却／加熱モジュール５００を介してパワーバッテリパックの外側につながっており、半導体冷却／加熱モジュール５００は、外部中央空気流路４０２を外部循環空気流路４０１から分離する。
【国際調査報告】
2019530191.tif 000022
2019530191.tif 000023
2019530191.tif 000024
2019530191.tif 000025