(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート形状の三つ以上である複数のバッテリーセルがモジュールケース中に連続的に積み重ねられた構造に形成されたバッテリーモジュールであって、
前記複数のバッテリーセルのそれぞれが、カソード/セパレータ/アノード構造の電極アセンブリーを備え、
前記電極アセンブリーが、樹脂層及び金属層を包含するラミネートシートから形成されたバッテリーケース中に取り付けられ、
複数の放熱部材が、前記複数のバッテリーセルの間の界面に配置され、
前記複数の放熱部材を相互に接続して一体化する熱交換部材が、前記複数のバッテリーセルの積重構造の片側に取り付けられており、前記複数のバッテリーセルの充電及び放電の際に前記複数のバッテリーセルから発生した熱が前記熱交換部材により除去され、
前記複数のバッテリーセルのそれぞれが、フレーム型のバッテリーカートリッジ中に取り付けられており、
前記バッテリーカートリッジが、各バッテリーセルの少なくとも１つの側部が露出している状態で、各バッテリーセルの縁部を固定するための、少なくとも一対のプレート形状のフレームを備えており、
各フレームが、各フレームの外側表面に、前記複数の放熱部材のそれぞれを各バッテリーセルの前記露出している側部に緊密に接触する様式で固定するための弾性圧迫部材を備えており、
前記ラミネートシートが、熱溶接可能な内側樹脂層、遮蔽金属層、及び耐久性のある外側樹脂層を包含する構造に形成されている、バッテリーモジュール。
【請求項２】
前記弾性圧迫部材が、各フレームの前記外側表面の上側及び下側及び/又は左側及び右側に取り付けられている、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
各バッテリーセルの前記露出している側部が、対応する前記フレームから突き出た状態で、各バッテリーセルが前記フレームに取り付けられており、
前記弾性圧迫部材が、各バッテリーセルの前記露出している側部の突き出た高さを超える高さで前記フレームの前記外側表面に取り付けられている、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記弾性圧迫部材が、圧迫された時に弾性圧迫力を与える重合体材料から製造されている、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
各フレームの外側表面に複数の溝が設けてあり、
前記弾性圧迫部材が前記複数の溝のそれぞれの中にある、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
各放熱部材が、高い熱伝導率を示す金属プレートから形成されている、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記熱交換部材が、高い熱伝導率を示す金属材料から製造されている、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記複数の放熱部材が、各放熱部材の少なくとも一部が前記積み重ねられた複数のバッテリーセルの外側に露出した状態で前記複数のバッテリーセル間の界面に配置され、
前記露出した部分が、前記複数のバッテリーセルの対応する側部に向けて屈曲している、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
前記熱交換部材が、前記放熱部材の屈曲部分の上に取り付けられている、請求項８に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１０】
前記熱交換部材が、一個以上の、中に冷却剤を流すための冷却剤通路を備える、請求項８に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１１】
前記熱交換部材が、
底部に前記放熱部材が堅く接続された基礎部と、
前記基礎部に接続され、長手方向に通過するよう形成された前記冷却剤通路を有する、対向する側部と、
前記対向する側部間で前記基礎部から上向きに伸びる複数の放熱フィンと
を有する構造に形成されている、請求項１０に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１２】
前記熱交換部材が、前記モジュールケースの上側末端に取り付けられている、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１３】
前記モジュールケースが、前記モジュールケースの上側末端に、前記熱交換部材を受け容れるのに十分なサイズを有する窪み部を備えており、
前記窪み部に取り付けた熱交換部材が、前記モジュールケースの上側末端の高さ以下の高さを有しているものである、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１４】
所定の出力及び容量に基づいて、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の2個以上のバッテリーモジュールを備える、高出力及び大容量の中型又は大型バッテリーパック。
【請求項１５】
前記バッテリーパックが、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力供給源として使用される、請求項１４に記載の中型又は大型バッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた放熱能力を有するバッテリーモジュール及びそれを包含するバッテリーパックに関し、より詳しくは、複数のプレート形状バッテリーセルがモジュールケース中に連続的に積み重ねられる構造に形成されたバッテリーモジュールであって、該プレート形状バッテリーセルのそれぞれが、樹脂層及び金属層を包含するラミネートシートから形成されたバッテリーケース中に取り付けられたカソード/セパレータ/アノード構造の電極アセンブリーを包含し、複数の放熱部材が、該バッテリーセル間の二つ以上の界面に配置され、該放熱部材を一体的に相互接続している熱交換部材が、該バッテリーセルの積重構造(stack：積層)の片側に取り付けられている、バッテリーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、充電及び放電可能な二次バッテリーが、ワイヤレス可動装置用のエネルギー供給源として広く使用されている。また、二次バッテリーは、化石燃料を使用する既存のガソリン及びディーゼル車により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た電気自動車(EV)及び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(Plug-in HEV)用の動力源としても非常に大きな関心を集めている。
【０００３】
小型の可動装置は、各装置に一個または数個のバッテリーセルを使用している。他方、中または大型装置、例えば車両、には、高出力及び大容量が必要なので、複数のバッテリーセルを互いに電気的に接続した、中または大型バッテリーモジュールを使用する。
【０００４】
中または大型バッテリーモジュールは、可能であれば、小型で軽量に製造するのが好ましい。この理由から、高集積度に積み重ねることができ、重量対容量比が小さいプリズム形バッテリーまたは小袋形バッテリーが、中または大型バッテリーモジュールのバッテリーセル(単位電池)として通常使用される。特に、シース部材としてアルミニウムラミネートシートを使用する小袋形バッテリーに現在多くの関心が集まっているが、これは、小袋形バッテリーが軽量であり、小袋形バッテリーの製造コストが低く、小袋形バッテリーの形状を容易に変えられるためである。
【０００５】
そのような中または大型バッテリーモジュールを構成するバッテリーセルは、充電及び放電可能な二次バッテリーである。従って、バッテリーの充電及び放電の際に、高出力、大容量二次バッテリーから大量の熱が発生する。特に、バッテリーモジュールに広く使用されている各小袋形バッテリーのラミネートシートは、その表面上に塗布された低い熱伝導率を示す重合体材料を有するので、バッテリーセルの全体的な温度を効果的に下げることは困難である。
【０００６】
すなわち、バッテリーモジュールの充電及び放電の際にバッテリーモジュールから発生する熱が効果的に除去されない場合、バッテリーモジュール中に熱が蓄積するので、バッテリーモジュールの劣化が促進される。状況により、バッテリーモジュールは、発火または爆発することがある。この理由から、高出力、大容量バッテリーである車両用のバッテリーパックには、バッテリーパック中に取り付けられたバッテリーセルを冷却するための冷却装置が必要である。
【０００７】
中または大型バッテリーモジュール中に取り付けられる各バッテリーモジュールは、一般的に複数のバッテリーセルを、バッテリーセルが予め決められた間隔を置いて配置されるように高集積度で積み重ね、バッテリーセルの充電及び放電の際にバッテリーセルから発生する熱が除去されるように製造する。例えば、追加の部材を使用せずに、バッテリーセルを予め決められた間隔を置いて配置し、バッテリーセルを連続的に積み重ねることができる。他方、機械的強度が低いバッテリーセルでは、一個以上のバッテリーセルをカートリッジの中に取り付け、複数のカートリッジを積み重ね、バッテリーモジュールを形成する。積み重ねたバッテリーセルまたは積み重ねたバッテリーモジュール間に冷却剤流路を形成し、バッテリーセルまたはバッテリーモジュール間に蓄積する熱が効果的に除去することができる。
【０００８】
しかし、この構造では、複数のバッテリーセルに対応する複数の冷却剤通路を設ける必要があるので、バッテリーモジュールの全体的なサイズが増加する。
【０００９】
また、バッテリーモジュールのサイズを考慮する場合、積み重ねるバッテリーセルが多い程、各冷却剤通路の幅が狭くなる。その結果、冷却構造の設計が複雑になる。すなわち、冷却剤の入口より狭い幅を有する冷却剤通路は高い圧損を引き起こすので、冷却剤の入口及び出口の形状及び位置を設計するのが非常に困難になる。また、そのような圧損を阻止するために、ファンをさらに設置することができる。その結果、例えば電力消費、ファン騒音、及び空間に設計上の制限がある。
【００１０】
従って、高出力、大容量の電力を与え、優れた耐用寿命及び安全性を有するバッテリーモジュールを、簡単な小型の構造で製造することが強く求められている。
【技術的問題】
【００１１】
従って、本発明は、上記の問題及び他の未解決の技術的問題を解決するためになされたものである。
【００１２】
本発明の目的は、冷却剤通路の形成を最少に抑え、伝導による熱移動を達成し、それによって、バッテリーモジュールの全体的な温度を維持し、バッテリーモジュールの全体的なサイズ増加を抑制し、温度偏差を小さくする構造に形成されたバッテリーモジュールを提供することである。
【技術的解決策】
【００１３】
本発明の一態様により、上記及び他の目的は、複数のプレート形状バッテリーセルがモジュールケース中に連続的に積み重ねられる構造に形成されたバッテリーモジュールであって、該プレート形状バッテリーセルのそれぞれが、樹脂層及び金属層を包含するラミネートシートから形成されたバッテリーケース中に取り付けられたカソード/セパレータ/アノード構造の電極アセンブリーを包含し、複数の放熱部材が、該バッテリーセル間の二つ以上の界面に配置され、該放熱部材を一体的に相互接続している熱交換部材が、該バッテリーセルの積重構造の片側に取り付けられており、それによって、該バッテリーセルの充電及び放電の際に該バッテリーセルから発生した熱が該熱交換部材により除去される、バッテリーモジュールを提供することにより、達成することができる。
【００１４】
一般的に、バッテリーモジュールは、バッテリーセルが、予め決められた間隔を置いて配置され、冷却剤通路を形成するように積み重ねられ、空気がその空間を通って流れ、バッテリーセルが過熱するのを(空冷様式で)防止する構造に形成される。しかし、十分な放熱効果は得られない。
【００１５】
しかし、本発明のバッテリーモジュールでは、複数の放熱部材がバッテリーセル間の二つ以上の界面に配置され、該放熱部材を一体的に相互接続している熱交換部材が、バッテリーセルの積重構造の片側に取り付けられている。従って、バッテリーセル間に空間が無いか、またはバッテリーセル間にある空間が非常に小さい場合でも、従来の冷却装置より高い効率でバッテリーセルの積重構造を冷却することができ、それによって、バッテリーモジュールの放熱効率を最大限にし、バッテリーセルを高集積度で積み重ねることができる。
【００１６】
その結果、本発明のバッテリーモジュールは、特殊な構造に形成された放熱部材及び熱交換部材を使用する伝導により、バッテリーセルから発生した熱を外側に効果的に排出することができる。
【００１７】
代表的な実施態様では、各バッテリーセルは、熱溶接可能な内側樹脂層、遮蔽金属層、及び耐久性のある外側樹脂層を包含するラミネートシートから形成されたバッテリーケース中に電極アセンブリーが取り付けられている、軽量の小袋形バッテリーである。
【００１８】
別の代表的な実施態様では、各バッテリーセルは、フレーム型バッテリーカートリッジ中に取り付けられている。この構造は、好ましくは、密封部分が縁部に熱溶接により形成されているバッテリーに適用できる。
【００１９】
上記の構造では、カートリッジは、各バッテリーセルの少なくとも片側が露出している状態で、各バッテリーセルの縁部を固定するための、少なくとも一対のプレート形状フレームを包含し、各フレームは、その外側表面に、対応する放熱部材を各バッテリーセルの露出している側部に緊密に接触する様式で固定するための弾性圧迫部材を備えている。
【００２０】
従って、バッテリーセルが取り付けられている複数のカートリッジを積み重ね、カートリッジ間に放熱部材を配置する場合、フレームの外側表面に取り付けられた弾性圧迫部材により、カートリッジ積重構造の構造的安定性が強化され、確実に放熱部材がカートリッジ積重構造に効果的に固定される。
【００２１】
各カートリッジは少なくとも一対のプレート形状フレームを包含するので、各カートリッジに取り付けられるのは一個のバッテリーセルだけではなく、2個以上のバッテリーセルも各カートリッジに取り付けることができる。例えば、2個のバッテリーセルが各カートリッジに取り付けられる構造では、バッテリーセル間に中間フレームを取り付けることができる。その結果、バッテリーセルの一個を上側フレームと中間フレームとの間に取り付けることができ、他のバッテリーセルを中間フレームと下側フレームとの間に取り付けることができる。この場合でも、放熱部材は、各バッテリーセルの外側表面と接触し、それによって、熱伝導による放熱効果を発揮することができる。
【００２２】
弾性圧迫部材には、バッテリーモジュールを組み立てる際に、その弾性圧迫部材が各フレーム上に取り付けられ、対応する放熱部材を固定する限り、特に制限は無い。例えば、弾性圧迫部材は、各フレームの外側表面の上側及び下側及び/または左側及び右側に取り付けることができる。
【００２３】
これによって、放熱部材は、各フレームの外側表面に取り付けられた弾性圧迫部材により効果的に緊密に圧迫され、対応するフレームに放熱部材をより効果的に固定し、従って、放熱部材を固定するための追加部材が不要になる。
【００２４】
状況に応じて、弾性圧迫部材は、各バッテリーセルの密封部分と接触する各フレームの内側表面にさらに取り付けることができる。
【００２５】
代表的な実施態様では、各バッテリーセルの露出した側部が対応するフレームから突き出した状態で、各バッテリーセルをフレームに取り付け、弾性圧迫部材を、各バッテリーセルの露出した側部の突き出ている高さを超える高さでフレームの外側表面に取り付ける。
【００２６】
すなわち、各バッテリーセルの高さ未満の高さを有するように形成されたフレームが各バッテリーセルの縁部だけを固定し、従って、各バッテリーセルの突き出ている露出した側部を介して（通して）放熱を効果的に達成することができる。また、放熱部材をバッテリーセル間に取り付ける時に、各バッテリーセルの突き出ている露出した側部の高さを超える高さに弾性圧迫部材が位置するように取り付けた弾性圧迫部材は、放熱部材をバッテリーセルの露出した側部に対して緊密に接触する様式で効果的に押し付けることができる。これによって、放熱部材を使用してバッテリーモジュールのサイズを増加することなく、バッテリーモジュールの全体的な機械的強度を増加させることができる。
【００２７】
フレームの外側表面に取り付ける弾性圧迫部材には、その弾性圧迫部材が、圧迫した時に弾性圧迫力を与える材料から製造される限り、特に制限は無い。好ましくは、弾性圧迫部材は、弾性的な物理的特性を示す重合体材料から製造する。重合体材料は、その独自の材料特性またはその構造的もしくは形状特性により、弾性力を示すことができる。前者の代表的な例は、ゴムでよく、後者の代表的な例は、重合体材料フォーム構造でよい。
【００２８】
弾性圧迫部材は、フレームに様々な様式で取り付けることができる。より効率的に固定するために、各フレームの外側表面に溝を設け、弾性圧迫部材をそれぞれの溝の中に配置することができる。
【００２９】
弾性圧迫部材のそれぞれは、各フレームの幅の10％以上に等しい幅を有することができる。各弾性圧迫部材の幅が各フレームの幅より遙かに小さい場合、弾性圧迫部材を取り付けた時に、効果がほとんど得られない。反対に、各弾性圧迫部材の幅が各フレームの幅より遙かに大きい場合、弾性圧迫部材を圧迫した時に弾性的に変形した弾性圧迫部材が、放熱部材の比較的大きな部分を覆うので、放熱部材の効果が低下する。さらに、弾性圧迫部材は、対応するフレームから冷却剤吸引口に突き出てもよい。従って、上記の問題が引き起こされない限り、無論、各弾性圧迫部材の幅は、上に規定する範囲の外にあってもよい。
【００３０】
一方、放熱部材のそれぞれには、各放熱部材が熱伝導性材料から製造される限り、特に制限は無い。例えば、各放熱部材は、高い熱伝導率を示す金属プレートから形成することができる。放熱部材は、各バッテリーセル間の界面に、またはバッテリーセルの幾つかの間の界面に配置することができる。例えば、放熱部材を各バッテリーセル間の界面に配置する場合、各バッテリーセルは、その対向する側部で異なった放熱部材と接触する。他方、放熱部材が、バッテリーセルの幾つかの間の界面に配置される場合、バッテリーセルの幾つかは、各バッテリーセルの片側でのみ、放熱部材と接触することができる。
【００３１】
また、熱交換部材には、熱交換部材が高い熱伝導率を示す材料から製造される限り、特に制限は無い。好ましくは、熱交換部材は、他の材料より高い熱伝導率及び機械的強度を示す金属材料から製造する。熱交換部材は、放熱部材に接続されるので、熱移動が効果的に達成される。
【００３２】
好ましくは、放熱部材は、各放熱部材の少なくとも一部が積み重ねられたバッテリーセルの外側に露出した状態でバッテリーセル間の界面に配置し、露出した部分をバッテリーセルの対応する側部に向けて屈曲させる。すなわち、バッテリーセル間の界面に配置された放熱部材は、それぞれのバッテリーセルから発生した熱を受け取り、受け取った熱を、屈曲構造を通して熱交換部材に容易に移動させる。これによって、バッテリーセルからの放熱が効果的に達成される。
【００３３】
熱交換部材は、放熱部材の屈曲部分の上に、様々な方法、例えば溶接及び機械的連結、により取り付けることができる。これによって、各バッテリーセルから発生した熱は、バッテリーセル間に配置された放熱部材移動し、次いで、バッテリーセル積重構造の片側に取り付けた熱交換部材により効果的に除去される。
【００３４】
好ましくは、熱交換部材は、一個以上の冷却剤通路を備え、その中を通して冷却剤を流す。例えば、中を通して液体冷却剤、例えば水、を流すための冷却剤通路を熱交換部材中に形成し、それによって、従来の空冷構造と比較して、信頼性が高い優れた冷却効果を与えることができる。
【００３５】
具体的には、熱交換部材は、基礎部を包含し、その底部に放熱部材を堅く接続し、対向する側部を基礎部に接続し、対向する側部が、その中を通して縦方向に形成された冷却剤通路を有し、複数の放熱フィンが対向する側部間で基礎部から上向きに伸びる構造に形成することができる。
【００３６】
これによって、バッテリーセルから放熱部材に運ばれた熱が基礎部の底部に伝達され、対向する側部を通して形成された冷却剤通路に沿って水冷様式で流れる冷却剤のみならず、空冷様式の放熱フィンにも運ばれ、それによって、バッテリーセルから熱を効果的に放散させることができる。
【００３７】
熱交換部材には、熱交換部材がバッテリーセル積重構造の片側に取り付けられ、各バッテリーセルから発生した熱を容易に除去する限り、特に制限は無い。好ましくは、熱交換部材は、モジュールケースの上側末端に取り付ける。これによって、各バッテリーセルから発生した熱はモジュールケースから高い効率で放散される。
【００３８】
状況に応じて、モジュールケースは、その上側末端に、熱交換部材を受け容れるのに十分なサイズを有する窪み部を備え、その窪み部に取り付けた熱交換部材は、モジュールケースの上側末端の高さ以下の高さを有することができる。この構造は、複数のバッテリーモジュールを熱交換部材が取り付けられている方向に積み重ねても、熱交換部材によりバッテリーモジュールの積み重ねが困難にならないので、高出力及び大容量を有する中または大型バッテリーパックの製造に好ましい。
【００３９】
一方、（中型または大型）バッテリーモジュールは、複数のバッテリーモジュールを使用し、高出力及び大容量を確保する。バッテリーパックを構成するバッテリーモジュールは、バッテリーパックの安全性を確保するために、高い放熱効率を示す必要がある。
【００４０】
従って、本発明の別の態様により、所望の出力及び容量に基づいてバッテリーモジュールを組み合わせて製造された中または大型バッテリーパックを提供する。
【００４１】
本発明のバッテリーパックは、高出力及び大容量を達成するために、複数のバッテリーセルを包含する。従って、このバッテリーパックは、バッテリーセルの充電及び放電の際に発生する高温が深刻な安全性の問題になる電気自動車、ハイブリッド電気自動車またはプラグ−インハイブリッド電気自動車用の電力供給源として使用するのが好ましい。
【００４２】
特に、バッテリーパックにより高電力が長時間必要とされる電気自動車またはプラグ−インハイブリッド電気自動車には、高い放熱が必要である。従って、この態様では、電気自動車またはプラグ−インハイブリッド電気自動車に、本発明のバッテリーパックを使用するのがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本発明の上記の、及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら記載する下記の詳細な説明により、より深く理解される。
【図１】図1は、プレート形状バッテリーセルを例示する典型的な図である。
【図２】図2は、バッテリーカートリッジを典型的に例示する平面図である。
【図３】図3は、図2に示す矢印Ａの方向で見たバッテリーカートリッジの垂直断面図である。
【図４】図4は、2個のバッテリーセルを包含するバッテリーカートリッジを例示する分解組立図である。
【図５】図5は、図4のバッテリーカートリッジを典型的に例示する平面図である。
【図６】図6は、図2にその一つを示す各バッテリーカートリッジ間に放熱部材が配置された構造に形成されたバッテリーモジュールを例示する典型的な図である。
【図７】図7は、図6の放熱部材を例示する典型的な図である。
【図８】図8は、本発明の一実施態様により、熱交換部材がバッテリーモジュールの片側に取り付けられた構造を例示する典型的な図である。
【図９】図9は、図8の熱交換部材を典型的に例示する拡大図である。
【発明の様式】
【００４４】
以下に、添付の図面を参照しながら本発明の代表的な実施態様をより詳細に説明する。しかし、無論、本発明の範囲は、例示する例により制限されるものではない。
【００４５】
図1は、プレート形状バッテリーセルを例示する典型的な図である。
【００４６】
図1に関して、プレート形状バッテリーセル100は、樹脂層及び金属層を包含するラミネートシートから形成されたバッテリーケース110の中に取り付けたカソード/セパレータ/アノード構造の電極アセンブリー(図には示していない)を包含する。電極アセンブリーに電気的に接続されたカソード端子120及びアノード端子130がバッテリーケース110の上側及び下側末端からそれぞれ突き出ている。
【００４７】
図2は、本発明の一実施態様によるバッテリーカートリッジを典型的に例示する平面図であり、図3は、図2に示す矢印Ａの方向で見たバッテリーカートリッジの垂直断面図である。
【００４８】
これらの図に関して、バッテリーカートリッジ200は、プレート形状バッテリーセル100がその中に取り付けられている。バッテリーセル100の電極端子120及び130がバッテリーカートリッジ200から外向きに突き出ている。
【００４９】
バッテリーカートリッジ200は、バッテリーセル100の対向する側部が露出した状態で、バッテリーセル100の対向する側部を固定するための一対のプレート形状フレーム300及び300'を包含する。
【００５０】
フレーム300及び300'の外側表面の左側及び右側に、圧迫部材310、320及び310'、320'が、縦方向で互いに平行になるように、取り付けられている。
【００５１】
また、バッテリーセル100は、バッテリーセル100の露出した側部がフレーム300及び300'から突き出た状態で、フレーム300及び300'に取り付けられている。弾性圧迫部材310、320及び310'、320'は、フレーム300及び300'の外側表面に、バッテリーセル100の露出した側部の突き出た高さｌを超える高さＬで取り付けられている。従って、放熱部材(図には示していない)を包含する場合、弾性圧迫部材310、320及び310'、320'は、弾性的に圧迫する力を放熱部材(図には示していない)に作用させることができる。また、放熱部材(図には示していない)は、バッテリーセル100の露出した側部と緊密に接触し、弾性圧迫部材310、320及び310'、320'により、放熱部材がバッテリーセル100の露出した側部に効果的に圧迫される。これによって、バッテリーカートリッジを使用するバッテリーモジュールのサイズを増加することなく、放熱を効果的に達成することができる。
【００５２】
図4は、2個のバッテリーセルを包含するバッテリーカートリッジを典型的に例示する分解組立図であり、図5は、図4のバッテリーカートリッジを典型的に例示する平面図である。
【００５３】
これらの図に関して、2個のプレート形状バッテリーセル100及び100'が、プレート形状バッテリーセルが積み重ねられた状態で、バッテリーカートリッジ200'に取り付けられている。中間フレーム301が、バッテリーセル100と100'との間にさらに取り付けられている。他の構成部品は、図2の構成部品と同等であり、従って、詳細な説明は行わない。
【００５４】
この構造は、放熱部材(図には示していない)が、各バッテリーセル100及び100'の外側表面と接触している状態で取り付けられていても、熱伝導により優れた放熱効果を与える。従って、図2の構造と比較して、放熱部材は、バッテリーセルと緊密に接触した状態で、一対のフレーム300と300'及び中間フレーム301に取り付けられた弾性圧迫部材310及び320により、圧迫される。従って、バッテリーモジュールのサイズを最小に抑えながら、放熱を効果的に達成することができる。
【００５５】
図6は、図2にその一つを示す各バッテリーカートリッジ間に放熱部材が配置された構造に形成されたバッテリーモジュール400を典型的に例示する図であり、図7は、図6の放熱部材を典型的に例示する透視図である。
【００５６】
これらの図に関して、8個のカートリッジ200がバッテリーモジュール400中に順次積み重ねられている。4個の放熱部材500がカートリッジ200同士の間の界面に配置されているので、カートリッジ200から発生した熱(正確には、カートリッジ中に取り付けたバッテリーセルから発生した熱)は、放熱部材500に伝達され、それによって、高い放熱効果が達成される。
【００５７】
8個のカートリッジ200のフレーム300の外側表面に取り付けられた弾性圧迫部材310及び320により、放熱部材500はフレーム300に安定して取り付けられ、固定される。
【００５８】
一方、各放熱部材510、520、530、及び540は、高い熱伝導率を示す金属プレートである。各放熱部材510、520、530、及び540の露出した部分511、521、531、及び541は、カートリッジ200の対応する側部に向けて屈曲している。
【００５９】
これによって、バッテリーセルの充電及び放電の際にバッテリーセル100から発生した熱は、カートリッジ200同士の間に間に挿入された放熱部材500に伝達され、次いで、熱交換部材(図には示していない)を経由して外側に排出される。従って、バッテリーモジュールを全体的に小型構造に形成し、高い放熱効率を達成することができる。
【００６０】
図8は、本発明の一実施態様により、熱交換部材がバッテリーモジュールの片側に取り付けられた構造を例示する典型的な図であり、図9は、図8の熱交換部材を例示する典型的な図である。
【００６１】
これらの図と共に図6に関して、バッテリーモジュール400は、モジュールケース410の中に取り付けた複数のカートリッジ200を有する。カートリッジ200を順次積み重ね、カートリッジ積重構造を形成し、熱交換部材600をカートリッジ積重構造の上部に取り付ける。
【００６２】
具体的には、熱交換部材600をモジュールケース410の上側末端に取り付ける。熱交換部材600は、基礎部610を包含し、その底部に放熱部材500が堅く接続され、対向する側部620及び620'が基礎部610に接続され、対向する側部620及び620'の中を通して縦方向で冷却剤通路621及び622が形成されており、複数の放熱フィン630が、対向する側部620と620'の間で基礎部610から上向きに伸びている。
【００６３】
冷却剤、例えば水、が冷却剤通路621及び622に沿って流れ、放熱フィン630は、予め決められた間隔Ｄを置いて配置されているので、空気が放熱フィン同士の間を流れることができる。これによって、放熱部材500から伝達された熱を、高い信頼性及び優れた冷却効率で除去することができる。
【００６４】
本発明の代表的な実施態様を例示のために開示したが、当業者には明らかなように、請求項に記載する本発明の範囲及び精神から離れることなく、様々な修正、追加、及び置き換えが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
上記の説明から明らかなように、本発明のバッテリーモジュールは、バッテリーセルからの放熱を促進する放熱部材がバッテリーセル間の界面に配置され、放熱部材に一体的に接続された熱交換部材がバッテリーセル積重構造の片側に取り付けられる構造に形成されている。従って、バッテリーモジュールのサイズ増加を最小に抑えながら、バッテリーセルから発生した熱を効果的に排出することができる。
【００６６】
また、水冷型冷却方法を熱交換部材に加えることにより、バッテリーセルからの放熱を高い信頼性でさらに改良することができる。そのような高い放熱効率により、各バッテリーセルの内部温度が一様に制御され、最終的に、バッテリーセルの耐用寿命及び安全性が大きく改良される。
【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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