(57)【要約】  本発明の一面によるバッテリーパックは、複数のバッテリーモジュールと、前記複数のバッテリーモジュールが載置される空間を提供するトレイと、前記トレイの上面を横切るように設置され、前記複数のバッテリーモジュールが個別的に載置される空間を区画する複数のビームフレームと、冷却水が流動可能な中空構造として形成され、各々の前記バッテリーモジュールの側面部に対向して配置されるよう、各々前記複数のビームフレームの一部と選択的に結合する複数のヒートシンクと、を含み、前記トレイ及び前記ビームフレームには、各々の前記ヒートシンクに対して下方へ穿孔された形態の排水口が設けられることを特徴とする。
2019536214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリーモジュールと、
前記複数のバッテリーモジュールが載置される空間を提供するトレイと、
前記トレイの上面を横切るように設置され、前記複数のバッテリーモジュールが個別的に載置される空間を区画する複数のビームフレームと、
冷却水が流動可能な中空構造として形成され、各々の前記バッテリーモジュールの側面部に対向して配置されるよう、各々前記複数のビームフレームの一部と選択的に結合する複数のヒートシンクと、
を含み、
前記トレイ及び前記ビームフレームには、各々の前記ヒートシンクに対して下方へ穿孔された形態の排水口が設けられることを特徴とするバッテリーパック。
【請求項２】
前記ヒートシンクの下部には、凹んだ形態の排水路が形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項３】
前記排水口は、複数個であり、予め決められた間隔を置いて前記排水路に沿って設けら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。
【請求項４】
前記排水路は、少なくとも一方向へ傾いたことを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック。
【請求項５】
前記複数のビームフレームの一部は、Ｉ型ビームフレームであり、
前記ヒートシンクは、前記Ｉ型ビームフレームの高さを形成するカラムを基準で前記カラムの両方に形成される湾入部に装着可能に設けられることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項６】
前記ヒートシンクが、前記湾入部に対応する形状として設けられ、熱伝導性接着剤で接着されることで前記Ｉ型ビームフレームと一体化することを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
【請求項７】
前記複数のバッテリーモジュールが２×Ｎ行列に配列されるよう、前記複数のビームフレームの残りの一部は、前記トレイの中央を横切る一つのセンターフレームであり、前記Ｉ型ビームフレームは、各々前記センターフレームと交差し、前記トレイに等間隔に配置されることを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
【請求項８】
各々のヒートシンクは、冷媒が流入及び流出する流入口及び流出口が一端及び他端に設けられ、前記センターフレームを貫通して前記Ｉ型ビームフレームに沿って前記トレイの上面を横切るように設置されることを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
【請求項９】
前記トレイの上部を覆うパックカバーと、
前記トレイの両側面部を各々覆う二つの側面フレームと、
をさらに含み、
前記二つの側面フレームは、前記ヒートシンクの流入口及び流出口と連通するように連結されるマニホールド管の形態で設けられ、冷媒の供給及び排出経路を形成することを特徴とする請求項８に記載のバッテリーパック。
【請求項１０】
前記センターフレームは、外側面に複数のホールを備えた角管の形態で設けられ、
前記センターフレームの内部には、前記複数のバッテリーモジュールを直列及び並列の少なくともいずれか一つの形態で接続するコネクティングモジュールが設けられることを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
【請求項１１】
前記複数のビームフレームの一部は、中空の角形ビームフレームであり、
前記ヒートシンクは、前記角形ビームフレームの内部に位置することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１２】
前記ヒートシンクと前記バッテリーモジュールとの熱的界面に介される熱伝導媒介体をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１３】
前記熱伝導媒介体が、前記ヒートシンクの一面に付着される板面及び前記板面に垂直へ突出して形成される突起部を備え、前記突起部は、外圧を受ければ、弾性変形を起こす物性を有することを特徴とする請求項１２に記載のバッテリーパック。
【請求項１４】
前記熱伝導媒介体は、シリコーンゴムとして設けられることを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーパック。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のうちいずれか一項に記載のバッテリーパックを含む電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーパックに関し、より詳しくは、バッテリーモジュールの空間効率的な搭載構造及び漏水した冷却水のバッテリーモジュール内への流入を防止するための排水構造を有するバッテリーパックに関する。
本出願は、２０１７年４月４日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００４３９１２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、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、充電が不可能な一次電池とは違い、充・放電が可能な電池をいい、携帯電話、ＰＤＡ、ノートブックＰＣなどの小型先端電子機器分野のみならず、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）、電気自動車（ＥＶ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ）の動力源として用いられている。
【０００３】
現在、広く使用される二次電池の種類としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、即ち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ〜４．６Ｖである。したがって、これよりさらに高い出力電圧が要求される場合、複数の二次電池セルを直列接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーモパックに要求される充放電容量によって複数の二次電池セルを並列接続してバッテリーパックを構成し得る。したがって、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は、要求される出力電圧または充放電容量によって多様に設定することができる。
【０００４】
例えば、複数個のバッテリーセルを直列・並列接続してバッテリーパックを構成する場合、複数個のバッテリーセルからなるバッテリーモジュールを先に構成し、該複数個のバッテリーモジュールを用いてその他の構成要素を追加してバッテリーパックを構成することが通常である。即ち、バッテリーモジュールは、複数の二次電池が直列または並列に接続した構成要素を意味し、バッテリーパックは、容量及び出力などを高めるために複数のバッテリーモジュールが直列または並列に接続した構成要素を意味すると言える。
【０００５】
一方、このようなマルチバッテリーモジュール構造のバッテリーパックは、各バッテリーモジュールで発生する熱を容易に放出することが重要である。充放電過程で発生したバッテリーモジュールの熱が効果的に除去されなければ、熱蓄積が起こり、結果的にバッテリーモジュールの劣化が促進し、場合によっては、発火または爆発に繋がり得る。そのため、高出力・大容量のバッテリーパックには、それに内蔵されているバッテリーモジュールを冷却する冷却装置が必ず必要となる。
【０００６】
通常、バッテリーパックの冷却方式としては、代表的に空冷式と水冷式の二つが挙げられるが、空冷式に比べて騒音が少なくて冷却性能に優れた理由で、水冷式の方が選好度は高い。例えば、水冷式冷却は、冷却水が流れる流路を備えたヒートシンクをバッテリーモジュールの下面または側面に接触させてバッテリーモジュールから熱を吸収する方式で行われる。
【０００７】
しかし、水冷式の冷却方式を採択したバッテリーパックの場合、ヒートシンクが破損すれば、冷却水がバッテリーモジュール内に流入して漏電の危険性が大きくなり得る。また、防水処理されたバッテリーモジュールであるとしても、密閉したバッテリーパックケースの内部に冷却水が溜まった状態で長時間放置される場合、パックケースの内部湿度が非常に高くなり、これによる漏電の可能性もある。
【０００８】
また、電気自動車の場合、運行中に予期せぬ衝撃と振動がバッテリーパックに加えられ得る。この場合、バッテリーモジュール間の電気的接続が切れるか、バッテリーモジュールを支持するパックケースに変形が起こり得る。したがって、特に、電気自動車用のバッテリーパックは、外部衝撃と振動に対する十分な耐久性が求められる。その解決方案として、クラッシュビーム（Crash beam）がバッテリーパックの機械的剛性を高めるのに使われ得る。ここで、クラッシュビームとは、バッテリーパックケースを構成するトレイに設置され、トレイの剛性を高めるビーム形態の構造物を意味する。このようなクラッシュビームが設置されたトレイは耐衝撃性が高くなり、外部衝撃または振動からも変形が起こりにくい。
【０００９】
ところが、クラッシュビームを設置すれば、バッテリーパックの機械的剛性がより向上するが、バッテリーモジュールを搭載できる空間がその分だけ減少する。さらに、ヒートシンクなどの必須の冷却装置構成をさらに追加すれば、これを含むバッテリーパックの容積率またはエネルギー密度が低くなるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、外部衝撃及び振動に対する十分な耐久性を備え、バッテリーモジュール及び冷却装置を空間効率的に収納することができ、冷却水の漏水に備えて排水構造を備えたバッテリーパックを提供することを目的にする。
【００１１】
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリーパックは、複数のバッテリーモジュールと、前記複数のバッテリーモジュールが載置される空間を提供するトレイと、前記トレイの上面を横切るように設置され、前記複数のバッテリーモジュールが個別的に載置される空間を区画する複数のビームフレームと、冷却水が流動可能な中空構造として形成され、各々の前記バッテリーモジュールの側面部に対向して配置されるよう、各々前記複数のビームフレームの一部と選択的に結合する複数のヒートシンクと、を含み、前記トレイ及び前記ビームフレームには、各々の前記ヒートシンクに対して下方へ穿孔された形態の排水口が設けられ得る。
前記ヒートシンクの下部には、凹んだ形態の排水路が形成され得る。
前記排水口は、複数個であり、予め決められた間隔を置いて前記排水路に沿って設けられ得る。
前記排水路は、少なくとも一方向へ傾き得る。
前記複数のビームフレームの一部は、Ｉ型ビームフレームであり、前記ヒートシンクは、前記Ｉ型ビームフレームの高さを形成するカラムを基準で前記カラムの両方に形成される湾入部に装着可能に設けられ得る。
前記ヒートシンクは、前記湾入部に対応する形状として設けられ、熱伝導性接着剤で接着されることで前記Ｉ型ビームフレームと一体化し得る。
前記複数のバッテリーモジュールが２×Ｎ行列に配列されるよう、前記複数のビームフレームの残りの一部は、前記トレイの中央を横切る一つのセンターフレームであり、前記Ｉ型ビームフレームは、各々前記センターフレームと交差し、前記トレイに等間隔に配置され得る。
各々の前記ヒートシンクは、冷媒が流入及び流出する流入口及び流出口が一端及び他端に設けられ、前記センターフレームを貫通して前記Ｉ型ビームフレームに沿って前記トレイの上面を横切るように設置され得る。
前記トレイの上部を覆うパックカバーと、前記トレイの両側面部を各々覆う二つの側面フレームと、をさらに含み、前記二つの側面フレームは、前記ヒートシンクの流入口及び流出口と各々連通するように連結されるマニホールド管の形態で設けられ、冷媒の供給及び排出経路を形成し得る。
前記センターフレームは、外側面に複数のホールを備えた角管の形態で設けられ、前記センターフレームの内部には、前記複数のバッテリーモジュールを直列及び並列の少なくともいずれか一つの形態で接続するコネクティングモジュールが設けられ得る。
前記複数のビームフレームの一部は、中空の角形ビームフレームであり、前記ヒートシンクは、前記角形ビームフレームの内部に位置し得る。
前記ヒートシンクと前記バッテリーモジュールとの熱的界面に介される熱伝導媒介体をさらに含み得る。
前記熱伝導媒介体は、前記ヒートシンクの一面に付着される板面及び前記板面に垂直へ突出して形成される突起部を備え、前記突起部は、外圧を受ければ、弾性変形を起こす物性を有し得る。
前記熱伝導媒介体は、シリコーンゴムとして設けられ得る。
本発明の他の様態によれば、上述のバッテリーパックを含む自動車を提供し得る。前記自動車は、電気自動車（ＥＶ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ）を含み得る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一面によれば、ビームフレームとヒートシンクとを空間効率的に結合することで、バッテリーパックの剛性及び容積率を増加させることができ、個別のバッテリーモジュールに対する冷却構成をコンパクトに具現することができる。
【００１４】
また、本発明の他面によれば、このようなビームフレーム及びトレイに排水構造を設けることで、ヒートシンクから冷却水が漏水したとしても容易に冷却水をバッテリーパックの外部へ排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例によるバッテリーパックの概略的な斜視図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】図２における複数のバッテリーモジュールが搭載されたトレイの斜視図である。
【図４】本発明の一実施例によるバッテリーパックの排水路及び排水口の一部を示した図である。
【図５】図４におけるＡ領域の拡大図である。
【図６】図３の線Ｉ−Ｉ’に沿って見た断面図である。
【図７】図６におけるＢ領域の拡大図である。
【図８】図７のビームフレームの変形例による図である。
【図９】本発明の他の実施例によるバッテリーパックにおいて、熱伝導媒介体とバッテリーモジュールとの接触前の状態を示した図である。
【図１０】本発明の他の実施例によるバッテリーパックにおいて、熱伝導媒介体とバッテリーモジュールとの接触後の状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。ここで説明される実施例は、発明の理解を助けるために例示的に示したものであり、本発明は、ここで説明する実施例とは相違に多様に変形して実施できることを理解せねばならない。なお、発明の理解を助けるために、添付の図面は、実際の縮尺ではなく一部構成要素が誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。
【００１７】
即ち、本明細書に記載の実施例及び図面に示された構成は、本発明の最も望ましい実施例にすぎず、本発明の技術的思想を全て代弁することではないので、本発明の出願時点においてこれらを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しなければならない。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの概略的な斜視図であり、図２は、図１の分解斜視図であり、図３は、図２における複数のバッテリーモジュールが搭載されたトレイの斜視図であり、そして、図４は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの排水路７１０及び排水口７２０の一部を示した図である。
【００１９】
まず、図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーパック１０は、複数のバッテリーモジュール１００、バッテリーモジュール１００を収容するパックケースを含む。前記パックケースは、複数のバッテリーモジュール１００が載置される空間を提供するトレイ２００と、前記トレイ２００と共に複数のバッテリーモジュール１００をパッケージングして収納するパックカバー３００と、二つの側面フレーム４００から構成され得る。
【００２０】
バッテリーモジュール１００は、複数のバッテリーセルが積層されており、その他の各種部品を含み得る。例えば、バッテリーセルは、パウチ型二次電池からなり得、複数個が備えられて相互電気的に接続し得る。
【００２１】
各々のバッテリーセルは、図示していないが、電極組立体、電極組立体を収容する電池ケース及び前記電池ケースの外へ突出し、電極組立体と電気的に接続する電極リードなどの多様な部品を含み得る。電極リードは、正極リード及び負極リードを含み得、正極リードは、電極組立体の正極板に接続し、負極リードは、電極組立体の負極板に接続し得る。
【００２２】
バッテリーモジュール１００は、パウチ型二次電池の積層及び保護のための積層用フレームと、モジュールエンドプレートと、をさらに含み得る。
【００２３】
積層用フレームは、二次電池を積層するための手段であって、二次電池を把持することで動きを防止し、相互積層可能に構成され、二次電池の組立てをガイドする役割を果たす。参照までに、積層用フレームは、セルカバーまたはカートリッジなどの他の多様な用語に代替され得る。
【００２４】
モジュールエンドプレートは、バッテリーセル積層体を保護して固定するための構成要素であって、バッテリーセル積層体の外郭を囲む角形構造物またはバッテリーセル積層体の少なくとも一面に付き合わせられる板状構造物を意味し得る。モジュールエンドプレートは、機械的剛性が高くて熱伝導性に優れた金属材質から製作することが望ましい。
【００２５】
図面の便宜上、図示していないが、バッテリーモジュール１００は、バッテリーセルの間に介される冷却フィンをさらに含み得る。冷却フィンは、アルミニウムのような熱伝導性を有する薄型部材であって、端部が外部へ延びて、例えば、ヒートシンク６００のような他の熱吸収媒体に連結され、バッテリーセルの熱を外部へ伝達する役割を果たす。
【００２６】
このように、バッテリーモジュール１００は、複数のバッテリーセルから構成された集合体または複数のバッテリーセルとこれらを積層及び保護するためのその他の部品から構成された集合体を意味し得る。そして、本発明のバッテリーパック１０は、このような単位バッテリーモジュール１００を含んで構成された集合体であるといえる。
【００２７】
図２及び図３を参照すれば、本実施例によるバッテリーパック１０は、総１０個の単位バッテリーモジュール１００を用いて構成され、各単位バッテリーモジュール１００は、２×５行列の形態でトレイ２００の上面に搭載され、パックカバー３００及び二つの側面フレーム４００によってパッケージングされ得る。
【００２８】
前記トレイ２００とパックカバー３００は、広い面積を有する略プレート形態で構成され得、各々バッテリーモジュール１００の下部と上部に位置され、バッテリーモジュール１００の下部と上部を覆い得る。そして、二つの側面フレーム４００は、トレイ２００の両側面部に位置され、バッテリーモジュール１００の両側面部を覆い得る。
【００２９】
特に、本実施例による二つの側面フレーム４００は、マニホールド管の形態で設けられ得る。図２を参照してより詳しく説明すれば、二つの側面フレーム４００は、内部に配管の役割を果たす通路が形成され、外部にインレット４１０またはアウトレット４２０と、後述のヒートシンク６００の流入口６１０及び流出口（図２において、流入口の反対側に位置する。）に各々接続できる複数の接続口４３０を備えた構造を有する。このような二つの側面フレーム４００は、ヒートシンク６００に流量を分配するか、ヒートシンク６００から流量を集める役割を果たす。即ち、前記二つの側面フレーム４００は、パックケースの構成であるとともに、バッテリーパック１０の内・外部への冷媒の供給及び排出経路を形成する構成要素であるといえる。
【００３０】
このようなパックケース、即ち、トレイ２００、パックカバー３００、そして二つの側面フレーム４００は、バッテリーモジュール１００に対する機械的支持力を提供し、バッテリーモジュール１００を外部の衝撃などから保護する役割を果たす。したがって、パックケースを構成するトレイ２００、パックカバー３００、そして二つの側面フレーム４００は、剛性が確保されるようスチールなどの金属材質から製作され得る。
【００３１】
本発明によるバッテリーパック１０は、図３〜図６を主に参照すれば、トレイの上面を横切るように設置され、複数のバッテリーモジュールが個別的に載置される空間を区画する複数のビームフレームと、冷却水が流動できる中空構造から形成され、各々のバッテリーモジュールの側面部に対向して配置されるよう、各々前記複数のビームフレームの一部と選択的に結合する複数のヒートシンクを含む。
【００３２】
本実施例の場合、前記複数のビームフレームの一部は、Ｉ型ビームフレーム５１０として設けられ、残りの一部は、角管形態のビームフレームとして設けられる。以下、角管形態のビームフレームをセンターフレームとして指称する。
【００３３】
より詳しく説明すれば、本実施例の場合、図３のように、６個のＩ型ビームフレーム５１０が、トレイ２００の縦方向（Ｘ軸方向）に沿って各々等間隔に配置され得、一つのセンターフレーム５２０が前記６個のＩ型ビームフレーム５１０に対して交差し、トレイ２００の中央を横切るように配置され得る。ここで、二つのＩ型ビームフレーム５１０の間隔は、前記単位バッテリーモジュール１００の幅に対応し、Ｉ型ビームフレーム５１０の高さは、バッテリーモジュール１００の高さと同一であるか、または高く形成され得る。したがって、トレイ２００の上には、総１０個の単位バッテリーモジュール１００が２×５行例の形態で搭載可能に区画した個別収納空間が形成できる。
【００３４】
各々の単位バッテリーモジュール１００は、モジュール電極端子１１０がセンターフレーム５２０に向けるようにし、前記個別収納空間に装着され得る。ここで、単位バッテリーモジュール１００は、二つのＩ型ビームフレーム５１０によって両側面が支持され、動きが阻止される。
【００３５】
便宜上、詳しくは図示していないが、センターフレーム５２０の外側面には、長手方向（Ｘ軸方向）に沿って複数のホール５２１が備えられ得る。そして、センターフレーム５２０の内部には、コネクティングモジュール（図示せず）が用意され得る。
【００３６】
各列の一対の単位バッテリーモジュール１００は、モジュール電極端子１１０が相互対向してセンターフレーム５２０のホール５２１の中に挿入され、コネクティングモジュールに接続できる。
【００３７】
前記コネクティングモジュールは、直列及び／または並列接続網を形成し、電気伝導性素材から製作されたバスバーから構成され得る。このようなコネクティングモジュールは、複数のバッテリーモジュール１００を直列及び並列の少なくともいずれか一つの形態で接続できる。また、コネクティングモジュールは、トレイ２００の前面部の外側に位置したバッテリーパック１０のターミナル端子１１に接続し得、ターミナル端子１１は、バッテリーパック１０の外部で他の装置と電気的に接続し得る。
【００３８】
このようなバッテリーモジュール１００の２×Ｎ行列の配列方式と、Ｉ型ビームフレーム５１０とセンターフレーム５２０の構成によれば、バッテリーモジュール１００の位置固定及び搭載を容易にすることができると共に、トレイ２００の機械的剛性を増大させることができる。また、トレイ２００の上に高電圧ケーブルなどをほとんど露出することなく配線構造を簡単に処理することができる。これによって、バッテリーパック１０の安全性及び空間活用性を向上させることができる。
【００３９】
本発明によるＩ型ビームフレーム５１０は、図５を参照すれば、トレイ２００の上面に対して平行した上端部５１１及び下端部５１３、そして上端部５１１と下端部５１３との中心を垂直に連結し、Ｉ型ビームフレーム５１０の高さを形成するカラム５１２から構成される。
【００４０】
Ｉ型ビームフレーム５１０は、上端部５１１と下端部５１３との間の空間がカラム５１２によって両分した形態である。以下、本明細書においては、前記両分した空間、即ち、カラム５１２の両方に形成される空間を湾入部５１４として定義する。ヒートシンク６００は、このようなＩ型ビームフレーム５１０の湾入部５１４に装着される。ここで、ヒートシンク６００は、熱接触によって他の物体から熱を吸収して発散する物体を意味し得る。
【００４１】
より詳しく説明すれば、本発明によるヒートシンク６００は、Ｉ型ビームフレーム５１０の湾入部５１４に対応する形状として製作され、冷却水が流入及び流出する流入口６１０及び流出口が各々一端及び他端に位置し、内部に流路を含む中空構造からなる。各々のヒートシンク６００は、各々のＩ型ビームフレーム５１０に沿ってトレイ２００の一側辺から他側辺までセンターフレーム５２０を貫通して延び得る。
【００４２】
ヒートシンク６００の内部流路に流れる冷媒は、流路を容易に流れ、かつ冷却性に優れた流体であれば、特に制限されないが、例えば、潜熱が高くて冷却効率を極大化させることができる水であり得る。
【００４３】
前記ヒートシンク６００は、Ｉ型ビームフレーム５１０と一体化できる。例えば、Ｉ型ビームフレーム５１０の内側面に熱伝導性接着剤を塗布した後、ヒートシンク６００をＩ型ビームフレーム５１０の湾入部５１４に入れて付着する方式によってヒートシンク６００とＩ型ビームフレーム５１０とを簡単に一体化させることができる。この場合、ヒートシンク６００を別途の位置に設ける場合に比べ、トレイ２００の空間活用性が増大できる。
【００４４】
即ち、本発明のバッテリーパック１０は、図７に示したように、一つのＩ型ビームフレーム５１０と二つのヒートシンク６００とを形合わせにして、Ｉ型ビームフレーム５１０の間の空間を、完全に単位バッテリーモジュール１００を個別的に搭載することができる空間として活用することができ、各バッテリーモジュール１００で発生する熱をバッテリーモジュール１００の両側面部へ放熱できる。また、ヒートシンク６００によるＩ型ビームフレーム５１０の冷却もできるので、Ｉ型ビームフレーム５１０の温度上昇による変形を防止することもでき、全体的なバッテリーパック構造物の発熱をより効果的に制御することができる。
【００４５】
また、本発明によるバッテリーパック１０は、ヒートシンク６００の下部に形成される排水路７１０と、前記排水路７１０に沿って等間隔に設けられる排水口７２０と、をさらに含み得る。排水路７１０及び排水口７２０は、ヒートシンク６００が破損して漏水した冷却水をバッテリーパック１０の外部へ排出するための構成要素である。
【００４６】
また、図４及び図５を主に参照すれば、本実施例による排水路７１０は、Ｉ型ビームフレームの下端部５１３に形成され得る。例えば、Ｉ型ビームフレームの下端部５１３を凹んだラウンド形態に製作して、排水路７１０を形成し得る。このような排水路７１０は、少なくとも一方向へ傾き得る。詳細に図示していないが、例えば、排水路７１０は、トレイ２００の中央を基準で両端部へ進むほど傾いた形態に形成されるか、または、トレイ２００の一端から他端へ進むほど傾いた形態に形成され得る。
【００４７】
排水口７２０は、このような排水路７１０に沿って予め決められた間隔を置いて複数個が設けられ得る。例えば、Ｉ型ビームフレームの下端部５１３とトレイ２００の特定位置ごとにタップ（tap）を形成して上下方向へ穿孔した形態の排水口７２０を形成してもよい。
【００４８】
排水路７１０及び排水口７２０は、各々のヒートシンク６００が位置しているＩ型ビームフレーム５１０と該当の位置のトレイ６００に同じパターンとして設けられ得る。
【００４９】
このような排水路７１０及び排水口７２０の構成によれば、ヒートシンク６００から冷却水が漏水する場合、冷却水は、ヒートシンク６００の壁面に沿って流れ落ちて排水路７１０の凹んだ空間に溜まり得る。このように溜まった漏水液は、傾いた排水路７１０に沿って流れながら近い排水口７２０によってトレイ２００の下へ排出できる。通常、電気自動車用バッテリーパックのような場合、バッテリーパックが自動車の下部シャーシに装着される点を考慮すれば、バッテリーパックのトレイ２００の下へ排出される冷却水の多くは、地面にすぐ落下できる。
【００５０】
このように、バッテリーパックに排水構造を設けることで、ヒートシンク６００から冷却水が漏水しても冷却水をバッテリーパック１０の外部へ流し出すことができ、漏電の危険を無くすことができる。
【００５１】
続いて、図８を参照して、本実施例によるビームフレームの変形例とこれによる排水構造について説明する。以下に説明する本発明の変形例は、前述の実施例と比較すれば、図７に対応する構成であると言える。同一番号は、同一部材を示し、同一部材について重複する説明は省略する。
【００５２】
本変形例は、前述の実施例のＩ型ビームフレーム５１０の代案として、中空の角形ビームフレーム５１０’から構成される。そして、角形ビームフレーム５１０’の内部にヒートシンク６００が位置するように構成される。この場合、角形ビームフレーム５１０’の内部にヒートシンク６００が位置するようになるので、トレイ２００における空間活用性がよくなる。排水路７１０及び排水口７２０は、前述の実施例に類似である。即ち、角形ビームフレーム５１０’の下端に、凹んだ排水路７１０を形成し、排水路７１０の長手方向に沿って複数の排水口７２０が形成され得る。
【００５３】
一方、前記説明において角形ビームフレーム５１０’とヒートシンク６００とを構成的に区分したが、例えば、中空の角形ビームフレームの内部に流路を作ることができる。したがって、角形ビームフレームそのものをヒートシンクの用途として使用し得る。この場合、角形ビームフレームは構造物を意味し、ここで、ヒートシンクは角形ビームフレームの内部流路を流れる冷却水を意味し得る。そして、排水路７１０及び排水口７２０は、角形ビームフレーム５１０’が位置した該当のトレイ２００の位置に設けられ得る。
【００５４】
図９及び図１０は、本発明の他の実施例によるバッテリーパックにおいて、熱伝導媒介体とバッテリーモジュールとの接触前後の状態を示した図である。
【００５５】
本発明の他の実施例によるバッテリーパックは、ヒートシンク６００とバッテリーモジュール１００との熱的界面に介される熱伝導媒介体８００をさらに含み得る。
【００５６】
熱伝導媒介体８００は、バッテリーモジュール１００とヒートシンク６００との間隔を埋めることができ、熱伝導性を有する薄型部材であれば、それの厚さや構造は特に限定されない。例えば、金属素材のシート状の板材を用い得る。前記金属素材は、金属の中でも熱伝導性が高くて軽量であるアルミニウムまたはアルミニウム合金であり得るが、これらに限定されることではない。例えば、銅、金、銀も使用可能である。金属の他に、窒化アルミニウム、炭化ケイ素のようなセラミック物質も使用可能である。
【００５７】
特に、本発明の他の実施例による熱伝導媒介体８００は、ヒートシンク６００の一面に付着される板面８１０とその板面８１０に対して垂直に突出して形成された突起部８２０を備え得る。前記突起部８２０は、外圧を受ければ、弾性変形を起こす物性を有する、例えば、シリコーンゴム（silicone rubber）から形成され得る。シリコーンゴムは、熱伝導性と放熱性に優れて、弾性変形を起こし得る物性を有する。
【００５８】
シリコーンゴムの代案としては、炭素フレーク、または高伝導性の金属フレークが混合された溶液が内部に充填されたラバー類を適用することもできる。
【００５９】
このような熱伝導媒介体８００は、単位バッテリーモジュール１００を上から下へＩ型ビームフレーム５１０の間の収納空間に装着するとき、突起部８２０が、図１０に示したように、バッテリーモジュール１００の側面部に押されて下方へ曲げられた形態を取る。この際、熱伝導媒介体８００は、突起部８２０が原型へ復そうとする弾性復元力を有していることから、バッテリーモジュール１００の側面部に強く接触できる。したがって、単位バッテリーモジュール１００が前記収納空間に挿入されれば、バッテリーモジュール１００の左右側面部が前述のように各々熱伝導媒介体８００と密な接触状態を維持するようになるので、バッテリーモジュール１００から熱がヒートシンク６００へ円滑に伝達される。
【００６０】
また、このような熱伝導媒介体８００は、バッテリーモジュール１００を把持する役割を果たすことができる。即ち、バッテリーモジュール１００の両側面部から二つの熱伝導媒介体８００の突起部８２０がバッテリーモジュール１００を把持する役割を果たすため、バッテリーパック１０に外部衝撃が加えられてもバッテリーモジュール１００の動きが阻止されるので、バッテリーモジュール１００とヒートシンク６００との間に間隔が発生することを防止することもできる。
【００６１】
以上のように、本発明の構成によれば、バッテリーパック１０の剛性及び容積率を増加させることができ、個別のバッテリーモジュール１００に対する冷却構成をコンパクトに具現することができる。また、弾性変形が可能な突起形状の熱伝導媒介体８００を使用することで、ヒートシンク６００に対する個別バッテリーモジュール１００の接触力を強化させることができる。これによって、冷却効率が向上するのみならず、外部衝撃や揺れにも個別のバッテリーモジュール１００が安定的に保持される。
【００６２】
一方、本発明の一実施例によるバッテリーパックは、バッテリーモジュールたちの充放電を制御するための各種装置（図示せず）、例えば、ＢＭＳ（Battery Management System）、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。
【００６３】
本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含み得る。前記バッテリーパックは、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できるだけでなく、ＩＴ製品群などにも適用することができる。
【００６４】
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、請求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であれば、だれでも多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は請求範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  バッテリーパック
１００  バッテリーモジュール
２００  トレイ
５１０  Ｉ型ビームフレーム（ビームフレーム）
６００  ヒートシンク
７２０  排水口
【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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【国際調査報告】
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