(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池モジュールアセンブリであって、
単位モジュール当たりの複数の電池セルを含む二つ以上の単位モジュールを含んでおり、側面が相互密着した状態で、単位モジュールが配列されているモジュール配列体；および
前記モジュール配列体を支持しながら固定させる結合型のモジュールハウジングであって、複数のプレート部材が相互結合しながら設定された第１空間、および前記プレート部材のいずれか一つに固定用ブラケットがさらに結合しながら前記第１空間内に設定された第２空間を含んでいる結合型のモジュールハウジング；
を含んでおり、
前記プレート部材によって前記モジュール配列体が支持されるように、前記モジュールハウジングの前記第１空間に前記モジュール配列体が装着されており、前記モジュール配列体の一部が第２空間内に挿入された状態で前記モジュールハウジングに固定されており、
前記複数のプレート部材は、
前記モジュール配列体の両側面に密着した状態で、前記モジュール配列体を支持する一対のエンドプレート；
前記モジュール配列体の下面に密着した状態で、前記モジュール配列体を支持する下部プレート；および
前記下部プレートの下面に配置されており、前記エンドプレートと前記下部プレートに機械的に結合されて前記第１空間を形成するベースプレート；
を含み、
前記単位モジュールそれぞれは前記第２空間内に挿入されるように構成されている突出部を含み、
前記固定用ブラケットは、前記第１空間内の前記モジュール配列体の配列された前記突出部を一体に取り囲む形態で前記ベースプレートに結合されて、前記第２空間で前記モジュール配列体の配列状態を固定させることを特徴とする電池モジュールアセンブリ。
【請求項２】
前記単位モジュールそれぞれは、
外部入出力端子が形成されており、前記突出部が形成されている前面と前記前面の対向面であり、前記突出部が形成されている後面；
前記下部プレートに密着する下面と前記下面の対向面である上面；および
前記エンドプレートに対して同一方向に形成されている一対の側面；
を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項３】
前記突出部は、下面と垂直をなすように前面および後面から前記単位モジュールの側面に対して外向き突出した構造からなっており、前記固定用ブラケットは、単位モジュールの前面および後面方向において前記ベースプレートにそれぞれ結合するように一対で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項４】
一対の前記固定用ブラケットは、前面および後面に配列された突出部に密着した状態で、前記突出部を前記ベースプレートの方向に加圧しながら前記ベースプレートに機械的に結合されていることを特徴とする請求項３に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項５】
前記固定用ブラケットは、
前記突出部の上部に密着して前記ベースプレートに結合されながら前記突出部を下向きに加圧する下向き加圧部；
前記下向き加圧部の端部から垂直に延長されており、前記突出部の側部に密着しながらこれを取り囲んでいる折り曲げ部；および
前記ベースプレートに対して平行となるように折り曲げ部から垂直に延長されている結合部；
を含み、前記結合部は、前記ベースプレートに隣接した状態で機械的締結または溶接によって結合されていることを特徴とする請求項３に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項６】
前記突出部は、前記固定用ブラケットによって加圧される一面が傾斜構造からなっており；
前記下向き加圧部の内面の一部は前記突出部の傾斜に対応するように折り曲げられており；
前記固定用ブラケットが前記突出部を固定する時、前記ベースプレートに対する結合方向に前記突出部を加圧しながら、前記下向き加圧部の折り曲げ部位が前記傾斜に対して前記突出部を垂直方向にさらに加圧することを特徴とする請求項５に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項７】
前記単位モジュールそれぞれは、二つ以上の電池セルが直列または並列に連結された状態でセルカートリッジに装着されている単位セルを含んでおり、前記単位セルが積層された状態でセルカートリッジが複数のケース部材と結合して単位セルの積層構造が固定された構造からなっており；
前記セルカートリッジには両端部から外向き突出している一対の締結具が形成されており、単位セルの積層時、カートリッジの締結具が平行に位置しながら単位モジュールの突出部を形成することを特徴とする請求項２に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項８】
前記下部プレートの外周部位には複数の貫通口が形成されており、前記ベースプレートには前記貫通口に対応する位置に締結溝が形成されており；
前記貫通口と締結溝が平行に位置した状態でボルトまたはねじが貫通口と締結溝に連続的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項９】
前記エンドプレートは前記ベースプレートに垂直に結合するように、前記エンドプレートの両側端部から前記ベースプレートに対して平行に折り曲げられている締結部を含み、
前記締結部と前記ベースプレートは機械的締結または溶接によって結合されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項１０】
前記下部プレートは内部を通して液状冷媒が流動できるように、内部が中空構造からなる熱伝導性金属プレートであることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項１１】
前記下部プレートは、前記モジュール配列体の下面と密着する表面に熱伝導を促進するための熱伝導媒体が付加していることを特徴とする請求項１０に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項１２】
前記熱伝導媒体は、放熱グリース（thermally conductive grease）、放熱エポキシ系接着剤（thermally conductive epoxy-based bond）、放熱シリコーンパッド（thermally conductive silicone pad）、放熱接着テープ（thermally conductive adhesive tape）および黒鉛シート（graphite sheet）からなる群より選択される一つ以上であることを特徴とする請求項１１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項１３】
前記下部プレートは、前記エンドプレートと対応する一側端部または両側端部に第１空間外側方向に突出した構造の冷媒流入口および冷媒排出口を含むことを特徴とする請求項１０に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項１４】
前記電池モジュールアセンブリは、各単位モジュールから発生した熱気が前記下部プレートに伝導された状態で、前記下部プレートの内部で流動する冷媒が前記下部プレートの熱を受け取って、前記下部プレートの外部に排出しながら前記単位モジュールの放熱が達成されることを特徴とする請求項１０に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項１５】
前記エンドプレートには、前記モジュール配列体の放熱が促進されるように、前記モジュール配列体の側面と対面する内面に熱伝導性パッドが付加しており、前記エンドプレートは、熱伝導性パッドが前記モジュール配列体の側面に密着した状態で前記側面を支持することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項１６】
前記エンドプレートには、前記モジュール配列体の放熱が促進されるように、一つ以上の開口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項１７】
前記電池モジュールアセンブリは、前記モジュールハウジングに装着された状態で前記モジュール配列体の上面を取り囲むカバー部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項１８】
前記カバー部材は、前記モジュールハウジングの前記エンドプレートの外面の一部に密着するように、前記エンドプレートと対応する両側端部が垂直に折り曲げられていることを特徴とする請求項１７に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項１９】
前記カバー部材は、折り曲げられた部位が前記エンドプレートの外面に密着した状態で前記エンドプレートに機械的に結合されることを特徴とする請求項１８に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項２０】
前記カバー部材は、前記モジュール配列体の上面を取り囲む面を基準にその対向面に、デバイスあるいはまた他の電池モジュールアセンブリと電気的に連結するための入出力端子が形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項２１】
前記エンドプレートは前記ベースプレートに垂直に結合するように、前記エンドプレートの両側端部から前記ベースプレートに対して平行に折り曲げられている締結部を含み、
前記固定用ブラケットの結合部は、前記エンドプレートの締結部と重なった状態で、前記締結部と一緒に前記ベースプレートに結合されることを特徴とする請求項５または９に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項２２】
前記結合部は、締結部上に位置した状態で前記ベースプレートに結合されることを特徴とする請求項２１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項２３】
前記締結部は、結合部上に位置した状態で前記ベースプレートに結合されることを特徴とする請求項２１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項２４】
前記結合は、締結部、結合部およびベースプレートのうち、少なくとも二つに穿孔されている開口が、相互連通するように位置した状態で、前記開口にねじまたはリベットが挿入されて結合される構造であることを特徴とする請求項２１に記載の電池モジュールアセンブリ。
【請求項２５】
請求項１に記載の電池モジュールアセンブリを一つ以上含む電池パックであって、
前記電池モジュールアセンブリが装着できるように、内側に湾入された形状の安着部が形成されているパックハウジング；および
前記電池モジュールアセンブリの下部プレートに液状冷媒を供給して電池モジュールアセンブリを冷却させる冷却システム；
を含むことを特徴とする電池パック。
【請求項２６】
請求項２５に記載の電池パックを含むデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[関連出願の相互参照]
本出願は、２０１６年１月１２日付の韓国特許出願第１０−２０１６−０００３６２７号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、単位モジュールに対する安定した固定手段を備えている電池モジュールアセンブリに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、モバイル機器に対する技術開発と需要が増加するに伴い、エネルギー源としての充放電が可能な２次電池の需要が急激に増加しており、それによって多様な要求に応じ得る２次電池に対する多くの研究が行われている。また、２次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車両、ディーゼル車両などの大気汚染などを解決するための方案として提示されている電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグ−インハイブリッド電気自動車（ＰＬＵＧ−ＩＮ  ＨＥＶ）などの動力源としても注目されている。
【０００３】
したがって、２次電池だけで運行できる電気自動車（ＥＶ）、バッテリーと既存のエンジンを併用するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などが開発され、一部は商用化されている。ＥＶ、ＨＥＶなどの動力源としては、主にニッケル水素金属（Ｎｉ−ＭＨ）２次電池が使用されているが、最近は、高いエネルギー密度、高い放電電圧および出力安定性のリチウム２次電池を使用する研究が盛んに行われており、一部は商品化段階にある。
【０００４】
２次電池（または‘電池セル’）が自動車の動力源として利用される場合には高出力および高容量が必須であるため、多数の２次電池を連結した構造のモジュール（module）形態で利用されている。
【０００５】
例えば、複数の２次電池を電気的に連結して一つの単位モジュール構造で製作し、この単位モジュールをモジュール化するために複数の単位セルを並列や直列または並列と直列を混合した電気的連結構造で高容量および高出力の動力源として製造できる。このように単位モジュールが組み立てられた構造を広い意味で電池モジュールと称することができる。
【０００６】
一方、前記電池モジュールを自動車のような多様な環境に露出するデバイスまたはシステムの動力源として使用するためには、多様な環境による外部衝撃のような刺激に対して、構造的安定性を維持し、多様な湿度および温度で電池モジュールの安全性を確保しなければならない。
【０００７】
このような理由で、電池モジュールには、モジュール構造を保護すると同時に、これを支持するためにケースとハウジングのような外装部材が組み立てられた構造が一般的であり、このように電池モジュールに外装部材が組み立てられた構造を広い意味で電池モジュールアセンブリと称することができる。
【０００８】
しかし、このように組み立てられた大容量の電池モジュールアセンブリは非常に大きい体積を持つため、体積と対比して容量が相対的に高くないし、単位モジュールと外装部材の結合のために多数の結合部材、例えば長ボルト、ブラケットおよび結合バー（bar）などを必要とするため、その構造が複雑で、組み立ても容易ではない。
【０００９】
特に、長ボルトや結合バーのような結合部材は、組み立てに要求される部品数の増加で電池モジュールアセンブリの製造工程を非常に煩雑にするだけでなく、これらの締結のための別途の空間が要求されるので、電池モジュールアセンブリのサイズを増加させる主な要因として作用する。
【００１０】
このような理由で、電池モジュールアセンブリはコンパクトな構造、つまり、小さいサイズで、かつ各構成の結合構造が簡単な構造からなることが難しいという問題がある。
【００１１】
したがって、各構成に対する結合構造が安定的かつアセンブリの全般的な体積を最小化できる技術の必要性が高いのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前記のような従来技術の問題点と過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
【００１３】
具体的に、本発明の目的は、単位モジュールに対する安定した固定が可能で、かつアセンブリの全般的な体積を最小化して、体積対比高容量の具現が可能な電池モジュールアセンブリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するための本発明による電池モジュールアセンブリは、
単位モジュール当たりの複数の電池セルを含む二つ以上の単位モジュールを含んでおり、側面が相互密着した状態で、単位モジュールが配列されているモジュール配列体；および
複数のプレート部材が相互結合して設定された第１空間、および前記プレート部材のいずれか一つに固定用ブラケットがさらに結合しながら第１空間内に設定された第２空間を含んでいる結合型のモジュールハウジング；を含んでおり、
前記プレート部材によって単位モジュールが支持されるように、モジュールハウジングの第１空間にモジュール配列体が装着されており、モジュール配列体の一部が第２空間内に挿入された状態でモジュールハウジングに固定されていることを特徴とする。
【００１５】
つまり、本発明による電池モジュールアセンブリは、単位モジュールの配列体が第１空間上に装着された状態で、第１空間内に形成された第２空間によって固定される構造からなるが、前記モジュール配列体を固定するための空間を節約できる。
【００１６】
これをさらに詳細に説明すれば、本発明では実質的にモジュール配列体が支持される第１空間内で前記モジュール配列体の固定も達成される構造であるため、例えば、モジュール配列体の支持空間と長ボルトや結合バーのような結合部材が結合するための別途の固定空間が分割された構造と比較して、相当な空間の節約が可能であり、このような特徴に基づいて、本発明による電池モジュールアセンブリは、非常にコンパクトな構造からなるだけでなく、このアセンブリが装着される対象に対する空間活用度が高い長所がある。
【００１７】
以下、非制限的な例を通して、本発明の電池モジュールアセンブリの具体的な構造についてより詳細に説明する。
【００１８】
一つの具体例において、前記複数のプレート部材は、
モジュール配列体の両側面に密着した状態で、モジュール配列体を支持する一対のエンドプレート；
前記モジュール配列体の下面に密着した状態で、モジュール配列体を支持する下部プレート；および
前記下部プレートの下面に配置されており、エンドプレートと下部プレートに機械的に結合して前記第１空間を形成するベースプレート；を含み、
前記単位モジュールそれぞれは、第２空間内に挿入されるように構成されている突出部を含み、
前記固定用ブラケットは、第１空間内に配列されている単位モジュールの突出部を一体に取り囲む形態でベースプレートに結合されて、第２空間でモジュール配列体の配列状態を固定させることができる。
【００１９】
ここで、第１空間とは、実質的に六面体構造のモジュール配列体が装着および支持可能な最小限の空間であって、モジュール配列体の側面および下面それぞれとほぼ対応する形状からなるベースプレート、下部プレートおよびエンドプレートが設定される空間を意味する。
【００２０】
これに関連して、本発明では第１空間内で固定用ブラケットが結合されながらモジュール配列体を固定させる点に注目しなければならない。
【００２１】
一般に、固定用ブラケットは、単位モジュールのような単位体をバインディング（binding）するための結合部材であって、単位体に形成された別途の固定具に締結されたり別途の長ボルトによって単位体の外側で一対が締結される構造からなるが、このような締結構造は、固定用ブラケットを装着するための不要な空間を必要とするため、電池モジュールアセンブリの全般的なサイズを増加させるという問題がある。
【００２２】
これに本発明では、固定用ブラケットが、上述した別途の空間の代わりに、モジュール配列体が安着される第１空間内でベースプレートに結合されながら単位モジュールを固定させるため、電池モジュールアセンブリがコンパクトに構成されるのである。
【００２３】
以下、単位モジュールの構造と第２空間での結合構造について詳細に説明する。
【００２４】
前記単位モジュールそれぞれは、外部入出力端子が形成されており、前記突出部が形成されている前面と、前記前面の対向面であり、前記突出部が形成されている後面；
前記下部プレートに密着する下面と、前記下面の対向面である上面；および
前記エンドプレートに対して同一方向に形成されている一対の側面；を含むことができる。
また、前記単位モジュールそれぞれは、二つ以上の電池セルが直列または並列に連結された状態でセルカートリッジに装着されている単位セルを含んでおり、前記単位セルが積層された状態でセルカートリッジが複数のケース部材と結合して単位セルの積層構造が固定された構造からなっており；
前記セルカートリッジには両端部から外向き突出している一対の締結具が形成されており、単位セルの積層時、カートリッジの締結具が平行に位置しながら単位モジュールの突出部を形成することができる。
【００２５】
つまり、単位モジュールの突出部は単位セルの締結具から由来する構造物であり、単位セルの積層構造で平行に配列された締結具が互いに対して密着した状態で一つの突出部を形成する。
【００２６】
前記セルカートリッジは、電池セルの外周端部に沿ってこれを支持する構造または電池セルの上面や下面に密着した状態で電池セルを支持する構造からなることができる。
【００２７】
前記単位セルの電極端子部位は、セルカートリッジの締結具方向に露出した構造であることもあり、したがって、単位モジュールそれぞれは、突出部方向に各単位セルの電極端子が露出しており、露出した電極端子には単位セルを電気的に連結し、外部入出力端子を含む相互連結部材（interconnection member）が結合された構造でありうる。このような相互連結部材は、例えば、バスバー、ＢＭＳ（Ｂattery Management System）、電圧センシング部材および温度感知センサから選択される一つ以上の連結回路であることもあるが、これらだけに限定されるものではない。
【００２８】
前記単位モジュールで相互連結部材が装着された面は、外部入出力端子が形成されている単位モジュールの前面と後面でありうる。
【００２９】
前記突出部は、下面と垂直をなすように前面および／または後面から単位モジュールの側面に対して外向き突出した構造からなっており、前記固定用ブラケットは、単位モジュールの前面および後面方向においてベースプレートにそれぞれ結合するように一対で構成される。
【００３０】
したがって、一対の固定用ブラケットは、前面および後面に配列された突出部に密着した状態で、突出部をベースプレート方向に加圧しながらベースプレートに機械的に結合され、モジュール配列体の配列された突出部が固定用ブラケットとベースプレートの間の第２空間に挿入された状態で強固に固定される。
【００３１】
前記固定用ブラケットは、突出部の上部に密着してベースプレートに結合されながら突出部を下向きに加圧する下向き加圧部；
前記下向き加圧部の端部から垂直に延長されており、突出部の側部に密着しながらこれを取り囲んでいる折り曲げ部；および
前記ベースプレートに対して平行となるように折り曲げ部から垂直に延長されている結合部；を含み、前記結合部はベースプレートに密着した状態で、機械的締結および／または溶接によって結合される。
ここで、前記突出部は、固定用ブラケットによって加圧される一面が傾斜構造からなっており、前記下向き加圧部の内面一部は突出部の傾斜に対応するように折り曲げられている。前記突出部の傾斜は、突出部の突出方向に形成されており、
前記固定用ブラケットが突出部を固定する時、ベースプレートに対する結合方向に突出部を加圧しながら、前記下向き加圧部の折り曲げ部位が前記傾斜に対して突出部を垂直方向にさらに加圧することができる。
【００３２】
言い換えると、固定用ブラケットの傾斜構造は突出部の傾斜に密着した状態で前記突出方向の対向に突出部をさらに加圧して前記単位モジュールが突出部の突出方向に流動されることを防止することができる。
【００３３】
前記機械的締結は、固定用ブラケットとベースプレートに形成された開口を通してねじとボルトが結合される構造、または前記開口にリベットなどが結合される構造であることもあり、これについては詳しく後述する。
【００３４】
一方、一つの具体例において、前記モジュール配列体の下面に密着する下部プレートはモジュール配列体を冷却するための構成をさらに含むことができる。
【００３５】
具体的に、前記下部プレートは内部を通して液状冷媒が流動できるように、内部が中空構造からなる熱伝導性金属プレートからなり、エンドプレートと対応する一側端部または両側端部に第１空間外側方向に突出した構造の冷媒流入口および冷媒排出口を含むことができる。
【００３６】
したがって、前記電池モジュールアセンブリは、各単位モジュールから発生した熱気が下部プレートに伝導された状態で、下部プレートの内部で流動する冷媒が下部プレートの熱を受け取って下部プレート外部に排出しながら単位モジュールの放熱が達成される。
【００３７】
つまり、本発明による電池モジュールアセンブリは、モジュール配列体を支持するプレート自体の冷却が可能な構造からなっているため、別途の冷却部材、例えば、多数の冷媒導管、冷媒導管を連結する連結部材および冷媒漏れを防止するための水密部材などを備える必要がなく、これを設置するための空間も不要であるため、非常にコンパクトな構造からなる。
【００３８】
このような構造は、上述したモジュール配列体の支持および固定に関連した第１空間および第２空間の特徴と共に電池モジュールアセンブリの全般的なサイズの縮小を極大化するという点で、非常に進歩したのである。
【００３９】
前記下部プレートを構成する金属素材は、熱伝導性の高い素材であれば特に限定されず、例えば、銅、アルミニウム、錫、ニッケル、ステンレススチール、熱伝導性高分子から選択される一つ以上でありうる。
【００４０】
前記下部プレートは、エンドプレートと対応する一側端部または両側端部に第１空間外側方向に突出した構造の冷媒流入口および冷媒排出口を含むことができ、前記下部プレートの内部中空構造は、冷媒流入口から冷媒排出口まで連続的なチューブ形状の流路が下部プレート内部に形成された構造でありうる。
【００４１】
前記連続的なチューブ形状は、例えば下部プレート内側に形成された複数の突起によってＵ字またはＳ字形の流路が連結された構造でありうる。
【００４２】
このような構造は、狭い空間内で液状冷媒の流動距離を最大化することができ、これによって、液状冷媒を通した冷却効率が増大することができる。
【００４３】
また、前記下部プレートは、モジュール配列体との間でより効率的な熱伝導が行われるように、モジュール配列体の下面と密着する表面に熱伝導を促進するための熱伝導媒体を付加することができる。このような熱伝導媒体（Thermal Interface Material；Ｔ．Ｉ．Ｍ）は熱を伝導する機能の界面物質であって、熱抵抗を最小化させる役割を果たす。
【００４４】
前記熱伝導媒体は、放熱グリース（thermally conductive grease）、放熱エポキシ系接着剤（thermally conductive epoxy-based bond）、放熱シリコーンパッド（thermally conductive silicone pad）、放熱接着テープ（thermally conductive adhesive tape）および黒鉛シート（graphite sheet）などであり、これらだけに限定されるものではなく、これらは単独で使用してもよく、または二つ以上を組み合わせて使用することもできる。
【００４５】
また、前記下部プレートは、モジュール配列体を除いた外部から流路内部に熱が流入することを遮断するために、モジュール配列体の下面と対面する面の対向面に発泡性プラスチック、耐熱性セラミックなどの断熱材をさらに付加することができる。
【００４６】
一つの具体例において、前記ベースプレートは、実質的に本発明の結合用モジュールハウジングで骨組みをなすプレートであり、下部プレート、エンドプレートおよび固定用ブラケットに対する強固な結合と、この結合構造が衝撃や外力によって変形したり破損することを防止するために高強度の鋼鉄素材からなることができる。前記ベースプレートの構造に対する一つの例として、複数の鋼鉄板が溶接によって結合された構造、または高分子素材または金属素材からなる複数の板が溶接によって結合された構造でありうる。
【００４７】
前記ベースプレートは、また液状冷媒を含む下部プレートの機械的剛性を補強するために、下部プレートに対する強固な結合構造を含むことができる。
【００４８】
具体的に、前記下部プレートの外周部位には複数の貫通口が形成されており、前記ベースプレートには前記貫通口に対応する位置に締結溝が形成されており；
前記貫通口と締結溝が平行に位置した状態で、ボルトまたはねじが貫通口と締結溝に連続的に結合され、前記ベースプレートと下部プレート界面や境界面には溶接やソルダリングがさらに行われて結合された状態でありうる。
【００４９】
前記エンドプレートはベースプレートに垂直に結合するように、エンドプレートの両側端部からベースプレートに対して平行に折り曲げられている締結部を含み、
前記締結部とベースプレートは機械的締結および／または溶接によって結合され、詳しくは、機械的締結で結合される。
【００５０】
前記機械的締結は、締結部とベースプレートに形成された開口を通してねじとボルトの結合される構造、または前記開口にリベットなどが結合される構造でありうる。
【００５１】
このような機械的締結で、エンドプレートと固定用ブラケットは、締結構造の簡便化のために、ベースプレート上に同時に結合される構造を有することができる。
【００５２】
ここで、同時に結合されるというのは、前記固定用ブラケットの結合部が前記エンドプレートの締結部と重なった状態で、前記締結部と一緒にベースプレートに結合されることを意味する。
【００５３】
前記結合をより具体的に説明すれば、締結部、結合部およびベースプレートのうち、少なくとも二つに穿孔されている開口が、相互連通するように位置した状態で、前記開口にねじまたはリベットが挿入されて結合される構造でありうる。
【００５４】
一つの例で、前記結合部は、締結部上に位置した状態でベースプレートに結合される。
【００５５】
また、他の例で、前記締結部は、結合部上に位置した状態でベースプレートに結合される。
【００５６】
前記エンドプレートには、モジュール配列体の放熱が促進されるように、モジュール配列体の側面と対面する内面に熱伝導性パッドが付加されており、前記エンドプレートは、熱伝導性パッドがモジュール配列体の側面に密着した状態で前記の側面を支持できる。
【００５７】
このような熱伝導パッドは、モジュール配列体の側面とエンドプレートとの接触で発生できる熱抵抗を減少させて放熱を促進すると同時に、モジュール配列体に印加される外力を吸収および緩和することができる。
【００５８】
前記熱伝導パッドは、熱伝導性シリコーン素材またはウレタンであることもあるが、これらだけに限定されるものではなく、熱伝導性高分子ペースト、ゴムペーストまたはシリコーンペーストに熱伝導性金属粉などが混入した形態の複合体構造でありうる。
【００５９】
これと同時に、前記エンドプレートには、モジュール配列体の放熱が促進されるように、一つ以上の開口が形成されている。前記開口を通して熱伝導パッドが外部に露出できる。
【００６０】
一方、本発明による電池モジュールアセンブリは、モジュールハウジングに装着された状態でモジュール配列体の上面を取り囲むカバー部材をさらに含むことができる。
【００６１】
前記カバー部材は、モジュールハウジングのエンドプレートの外面の一部に密着するように、エンドプレートと対応する両側端部が垂直に折り曲げられた構造であることもあり、折り曲げられた部位がエンドプレートの外面に密着した状態でエンドプレートに機械的に結合されることもある。
【００６２】
前記機械的結合は、カバー部材とエンドプレートに形成された開口を通してねじとボルトの結合される構造、または前記開口にリベットなどが結合される構造でありうる。
【００６３】
前記カバー部材はまた、モジュール配列体の上面を取り囲む面を基準にその対向面に、デバイスあるいはまた他の電池モジュールアセンブリと電気的に連結するための入出力端子が形成された構造であることもあり、前記入出力端子は外向きに突出した構造でありうる。
【００６４】
これに関連して、前記カバー部材でモジュール配列体と対面する内面には、外部に突出した入出力端子と電気的に連結された回路が形成されており、前記回路に各単位モジュールの外部入出力端子と相互電気的に連結された構造でありうる。
【００６５】
一つの具体例において、本発明による電池モジュールアセンブリを構成する電池セルは、その種類に特に限定されるものではないが、具体的な例としては、高いエネルギー密度、放電電圧、出力安定性などの長所を有するリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などのようなリチウム２次電池でありうる。
【００６６】
一般に、リチウム２次電池は、正極、負極、分離膜、およびリチウム塩含有非水電解液で構成されている。
【００６７】
前記正極は、例えば、正極集電体上に正極活物質、導電材およびバインダーの混合物を塗布した後、乾燥して製造され、必要によっては、前記混合物に充填剤をさらに添加することもある。
【００６８】
前記正極活物質は、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）などの層状化合物や１またはそれ以上の遷移金属に置換された化合物；化学式Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４（ここで、ｘは０〜０．３３である）、ＬｉＭｎＯ３、ＬｉＭｎ２Ｏ３、ＬｉＭｎＯ２などのリチウムマンガン酸化物；リチウム銅酸化物（Ｌｉ２ＣｕＯ２）；ＬｉＶ３Ｏ８、ＬｉＦｅ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｕ２Ｖ２Ｏ７などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、ＢまたはＧａであり、ｘ＝０．０１〜０．３である）に表現されるＮｉサイト形リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ２−ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、ＺｎまたはＴａであり、ｘ＝０．０１〜０．１である）、またはＬｉ２Ｍｎ３ＭＯ８（ここで、Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉＣｕまたはＺｎである）に表現されるリチウムマンガン複合酸化物；化学式のＬｉ一部がアルカリ土金属イオンに置換されたＬｉＭｎ２Ｏ４；ジスルフィド化合物；Ｆｅ２（ＭｏＯ４）３などが挙げられるが、これらだけに限定されるものではない。
【００６９】
前記導電材は、通常的に正極活物質を含む混合物全体重量を基準に１ないし３０重量％で添加される。このような導電材は、当該電池に化学的変化を誘発することなく導電性を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛；カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維；フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスキー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などが用いることができる。
【００７０】
前記バインダーは、活物質と導電材などの結合と集電体に対する結合とに助力する成分であって、通常正極活物質を含む混合物全体重量を基準に１ないし３０重量％で添加される。このようなバインダーの例としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンテルポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブチレンゴム、フッ素ゴム、多様な共重合体などが挙げられる。
【００７１】
前記充填剤は、正極の膨張を抑制する成分として選択的に用いられ、当該電池に化学的変化を誘発せずとも繊維状材料であれば特に制限されるものではなく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系重合体；ガラス繊維、炭素繊維などの繊維状物質が用いられる。
【００７２】
前記負極は、負極集電体上に負極活物質を塗布、乾燥して製作され、必要に応じて前記のような成分などが選択的にさらに含まれてもよい。
【００７３】
前記負極活物質としては、例えば、難黒鉛化炭素、黒鉛系炭素などの炭素；ＬｉｘＦｅ２Ｏ３（０≦ｘ≦１）、ＬｉｘＷＯ２（０≦ｘ≦１）、ＳｎｘＭｅ１−ｘＭｅ’ｙＯｚ（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ；Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期律表の１族、２族、３族元素、ハロゲン；０<ｘ≦１；１≦ｙ≦３；１≦ｚ≦８）などの金属複合酸化物；リチウム金属；リチウム合金；ケイ素系合金；スズ系合金；ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ２Ｏ３、Ｐｂ３Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５、ＧｅＯ、ＧｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４、またはＢｉ２Ｏ５などの金属酸化物；ポリアセンチレンなどの導電性高分子；Ｌｉ−Ｃｏ−Ｎｉ系材料などが用いられる。
【００７４】
前記分離膜および分離フィルムは正極と負極との間に介在し、高いイオン透過度と機械的強度を有する絶縁性の薄い薄膜が使用される。分離膜の気孔直径は、通常０．０１〜１０μｍであり、厚さは、通常５〜３００μｍである。このような分離膜としては、例えば、耐化学性および疎水性のポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマー；ガラス繊維またはポリエチレンなどからなるシートや不織布などが使用される。電解質としてポリマーなどの固体電解質が使用される場合には、固体電解質が分離膜を兼ねることもできる。
【００７５】
また、一つの具体例において、高エネルギー密度の電池の安全性の向上のために、前記分離膜および／または分離フィルムは有／無機複合多孔性のＳＲＳ（Safety-Reinforcing Separators）分離膜でありうる。
【００７６】
前記ＳＲＳ分離膜は、ポリオレフィン系分離膜基材上に無機物粒子およびバインダー高分子を活性層成分として使用して製造され、このとき、分離膜基材自体に含まれている気孔構造とともに、活性層成分である無機物粒子間の空き空間（interstitial volume）によって形成された均一な気孔構造を有する。
【００７７】
このような有／無機複合多孔性分離膜を使用する場合、通常の分離膜を使用した場合に比べて、化成工程（Formation）時のスウェリング（swelling）による電池の厚さの増加を抑制できるという長所があり、バインダー高分子成分として、液体電解液の含浸時にゲル化が可能な高分子を使用する場合、電解質としても同時に使用することができる。
【００７８】
また、前記有／無機複合多孔性分離膜は、分離膜内の活性層成分である無機物粒子とバインダー高分子の含有量の調節によって優れた接着力特性を示すことができるので、電池組立工程を容易に行うことができるという特徴がある。
【００７９】
前記無機物粒子は、電気化学的に安定している限り、特に制限されない。つまり、本発明で使用できる無機物粒子は、適用される電池の作動電圧範囲（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋を基準として０〜５Ｖ）で酸化および／または還元反応が起こらないものであれば、特に制限されない。特に、イオン伝達能力を有する無機物粒子を使用する場合、電気化学素子内のイオン伝導度を高め、性能向上を図ることができるので、可能な限りイオン伝導度が高いことが好ましい。また、前記無機物粒子が高い密度を有する場合、コーティング時に分散させることが難しいだけでなく、電池の製造時に重量が増加するという問題もあるため、可能な限り密度が小さいことが好ましい。また、誘電率が高い無機物である場合、液体電解質内の電解質塩、例えば、リチウム塩の解離度増加に寄与し、電解液のイオン伝導度を向上させることができる。
【００８０】
リチウム塩含有非水電解液は極性有機電解液およびリチウム塩からなっている。電解液としては、非水系液状電解液、有機固体電解質、無機固体電解質などが使用される。
【００８１】
前記非水系液状電解液としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ガンマ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン（franc）、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、ホルム酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの非プロトン性有機溶媒を使用することができる。
【００８２】
前記有機固体電解質としては、例えば、ポリエチレン誘導体、ポリエチレンオキシド誘導体、ポリプロピレンオキシド誘導体、リン酸エステルポリマー、ポリエジテーションリシン（agitation lysine）、ポリエステルスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、イオン性解離基を含む重合体などを使用することができる。
【００８３】
前記無機固体電解質としては、例えば、Ｌｉ３Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ５ＮＩ２、Ｌｉ３Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、ＬｉＳｉＯ４、ＬｉＳｉＯ４−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ２ＳｉＳ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４、Ｌｉ４ＳｉＯ４−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ３ＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２などのＬｉの窒化物、ハロゲン化物、硫酸塩などを使用することができる。
【００８４】
前記リチウム塩は、前記非水系電解質に溶解しやすい物質であって、例えば、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ１０Ｃｌ１０、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ、クロロボランリチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、４フェニルホウ酸リチウム、イミドなどを使用することができる。
【００８５】
また、非水系電解液には、充放電特性、難燃性などの改善を目的として、例えば、ピリジン、トリエチルホスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、ｎ−グリム（glyme）、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、Ｎ−置換オキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−置換イミダゾリジン、エチレングリコールジアルキルエーテル、アンモニウム塩、ピロール、２−メトキシエタノール、三塩化アルミニウムなどが添加されてもよい。場合によっては、不燃性を付与するために、四塩化炭素、三フッ化エチレンなどのハロゲン含有溶媒をさらに含ませることもでき、高温保存特性を向上させるために二酸化炭酸ガスをさらに含ませることもできる。
【００８６】
本発明はまた、前記電池モジュールアセンブリを一つ以上含む電池パックを提供する。
【００８７】
前記電池パックは、具体的に、前記電池モジュールアセンブリが装着されるように、内側に湾入された形状の安着部が形成されているパックハウジング；および
前記電池モジュールアセンブリの下部プレートに液状冷媒を供給して電池モジュールアセンブリを冷却させる冷却システム；を含むことができる。
本発明はまた、前記電池パックを含むデバイスを提供し、前記デバイスは電気自動車、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からなる群より選択されるいずれか一つでありうる。
【００８８】
前記のようなデバイス乃至装置は当業界に公知となっているので、本明細書では、それについての具体的な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施例による電池モジュールアセンブリの分解斜視図である。
【図２】図１による電池モジュールアセンブリの模式図である。
【図３】本発明の一実施例による結合型モジュールハウジングの模式図である。
【図４】本発明の一実施例による単位モジュールの模式図である。
【図５】下部プレートの模式図である。
【図６】下部プレートの模式図である。
【図７】本発明の一実施例による電池パックの模式図である。
【図８】本発明の他の実施例による固定用ブラケットとエンドプレートの結合構造に対する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００９０】
以下では、本発明の実施例による図面を参照して説明するが、これは本発明のより容易な理解のためのものであり、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
【００９１】
図１には、本発明の一実施例による電池モジュールアセンブリの分解斜視図が示されており、図２には、図１に示された電池モジュールアセンブリの模式図が示されている。また、図３には、本発明の一実施例による結合型モジュールハウジングの模式図が示されている。
【００９２】
これら図面を参照すれば、電池モジュールアセンブリ１００は、３個の単位モジュール１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの側面が相互密着した状態で単位モジュール１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが配列されており、配列方向に対して垂直に突出した突出部１１２を含むモジュール配列体１１０、モジュール配列体１１０を支持しながらこれを固定させる結合型モジュールハウジング２００、およびモジュールハウジング２００に装着された状態でモジュール配列体１１０の上面を取り囲むカバー部材１３０を含む。
【００９３】
モジュールハウジング２００は、複数のプレート部材２１０、２２０、２３０ａ、２３０ｂが結合された構造であって、一対のエンドプレート２３０ａ、２３０ｂ、下部プレート２２０およびベースプレート２１０を含み、一対の固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂをさらに含み、本発明では、これらが結合された構造を結合型モジュールハウジング２００と称す。
【００９４】
このようなモジュールハウジング２００の結合構造は、モジュールハウジング２００の骨組みをなすベースプレート２１０にエンドプレート２３０ａ、２３０ｂと下部プレート２２０および固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂが結合することによって達成される。
【００９５】
具体的に、下部プレート２２０の外周部位には複数の貫通口（図５の２２９）が形成されており、ベースプレート２１０には貫通口２２９に対応する位置に締結溝２１２が形成されており、貫通口２２９と締結溝２１２が平行に位置した状態でねじが貫通口２２９と締結溝２１２に連続的に結合して、下部プレート２２０とベースプレート２１０とが相互結合する。
【００９６】
エンドプレート２３０ａ、２３０ｂはベースプレート２１０に垂直に結合するように、エンドプレート２３０ａ、２３０ｂそれぞれの両側端部からベースプレート２１０に対して平行に折り曲げられている締結部２３４を含み、この締結部２３４がベースプレート２１０の両側端部に隣接した状態でねじとボルトによって結合している。
【００９７】
以上のようにプレート部材２１０、２２０、２３０ａ、２３０ｂが結合されながら設定された空間を、本発明では単位モジュールが装着および支持される第１空間３０１と定義し、詳しくは、第１空間３０１とは、実質的に六面体構造のモジュール配列体１１０が装着および支持可能な最小限の空間であって、モジュール配列体１１０の側面および下面それぞれとほぼ対応する形状からなるベースプレート２１０、下部プレート２２０およびエンドプレート２３０ａ、２３０ｂが設定される空間を意味する。
【００９８】
モジュールハウジング２００は固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂをさらに含み、この固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂがベースプレート２１０の前端部と後端部にそれぞれ結合されながら第１空間３０１内に固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂとベースプレート２１０が設定されるまた他の空間である第２空間３０２を形成する。
【００９９】
特に、第２空間３０２の場合、第１空間３０１対比相対的に狭い空間であり、本発明による電池モジュールアセンブリ１００は、第１空間３０１にモジュール配列体１１０が装着された状態で、前記第２空間３０２にモジュール配列体１１０の一部である突出部１１２のみが挿入されてモジュール配列体１１０全体が固定されている。
【０１００】
また、本発明の電池モジュールアセンブリ１００は、カバー部材１３０がモジュール配列体１１０をさらに取り囲んで、モジュール配列体１１０を第１空間３０１内にさらに強固に固定させる。
【０１０１】
具体的に、カバー部材１３０は、モジュールハウジング２００に装着されたモジュール配列体１１０の上面を取り囲む部材であって、モジュールハウジング２００のエンドプレート２３０ａ、２３０ｂの外面の一部に密着するように、エンドプレート２３０ａ、２３０ｂと対応する両側端部が垂直に折り曲げられた構造からなっている。
【０１０２】
このように折り曲げられた部位がエンドプレート２３０ａ、２３０ｂの外面に密着した状態でねじとボルトによってエンドプレート２３０ａ、２３０ｂと締結されてモジュールハウジング２００と一体化される。カバー部材１３０はまた、外面に、複数の入出力端子が形成されている。
【０１０３】
図４には、本発明による単位モジュールの模式図が示されており、図４を図１乃至図３と共に参照して、本発明による電池モジュールアセンブリの構造をもっと具体的に説明する。
【０１０４】
図４を参照すれば単位モジュール１１０ａは前面１、後面２、下面４、上面３、および一対の側面５を含む、実質的に六面体構造からなる。これは、図１乃至図３に示されているまた他の単位モジュール１１０ｂ、１１０ｃの構造と同一である。
【０１０５】
この中で、前面１には単位モジュール１１０ａの電気的連結のための外部入出力端子が形成されており、前面１から突出した構造の突出部１１２ａがさらに形成されている。このような突出部１１２ａは、前面１の対向面である後面２にも同じ構造が形成されている。下面４は下部プレート２２０に密着し、対向面である上面３はカバー部材１３０に密着する。一対の側面５は、エンドプレートまたは他の電池モジュールの側面５に密着する面である。
【０１０６】
突出部１１２ａは、前面１および後面２から単位モジュール１１０ａの側面５に対して外向き突出しており、突出した形状は、下面４と垂直をなす構造からなる。
【０１０７】
単位モジュール１１０ａはまた、二つ以上の電池セル（図示せず）が直列または並列に連結された状態でセルカートリッジ１１６に装着されている単位セル（図示せず）を含み、単位セルが積層された状態でセルカートリッジ１１６が複数のケース部材１１１ａ、１１１ｂと結合して、単位セルの積層構造が固定される構造からなっている。
【０１０８】
ここで、セルカートリッジ１１６には両端部から外向き突出している一対の締結具１１４ａ、１１４ｂが形成されており、単位セルの積層の際、カートリッジ１１６の締結具１１４ａ、１１４ｂが平行に位置して（図４参照）、単位モジュールの突出部１１２ａを形成する。
【０１０９】
つまり、単位モジュールの突出部１１２ａは、単位セルの締結具１１４ａ、１１４ｂから由来する構造物であり、単位セルの積層構造で平行に配列された締結具１１４ａ、１１４ｂが互いに対して密着した状態で一つの突出部１１２ａを形成する。
【０１１０】
さらに、単位モジュール１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは一つのモジュール配列体１１０に配列され、各単位モジュール１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの突出部１１２ａも並んで配列されてモジュール配列体の前面および後面に一対の突出部１１２を形成する。
【０１１１】
このように配列されたモジュール配列体１１０の突出部１１２が、第２空間３０２内に挿入された状態で、モジュール配列体１１０全体がモジュールハウジング２００に固定される。
【０１１２】
つまり、本発明による電池モジュールアセンブリ１００は、単位モジュール１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの配列体１１０が第１空間３０１上に装着された状態で、第１空間３０１内に形成された第２空間３０２によって固定される構造からなっているので、モジュール配列体１１０を固定するための空間を節約することができる。
【０１１３】
再び図１乃至図３を参照すれば、第２空間３０２を設定する固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂは、前面１および後面２に配列された突出部１１２に密着した状態で、突出部１１２をベースプレート２１０の方向に加圧しながら（図４参照）ベースプレート２１０に機械的に結合され、モジュール配列体１１０の配列された突出部１１２が固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂの加圧力によってベースプレート２１０に密着した状態で第２空間３０２内に強固に固定される。
【０１１４】
このような固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂは、突出部１１２の上部に密着してベースプレート２１０に結合されながら突出部１１２を下向きに加圧する下向き加圧部２５２、下向き加圧部２５２の端部から垂直に延長されており、突出部１１２の側部に密着しながらこれを取り囲んでいる折り曲げ部２５４、およびベースプレート２１０に対して平行となるように折り曲げ部から垂直に延長されている結合部２５６を含む。
【０１１５】
結合部２５６は、ベースプレート２１０に隣接した状態で、固定用ブラケットとベースプレート２１０に形成された開口を通してねじとボルトが結合される構造で結合している。
【０１１６】
ここで、固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂの結合部２５６がエンドプレート２３０ａ、２３０ｂの締結部２３４上に重なるが、締結部２３４に形成された開口のうちの一つと、結合部２５６に形成された開口、およびベースプレート２１０に形成された開口のうちの一つが連通するように位置した状態で、この開口にねじが連続的に挿入された後、ボルトによって結合されて、固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂがベースプレート２１０に結合されることもできる。
【０１１７】
このような構造は図１に示された構造であり、この構造ではエンドプレート２３０ａ、２３０ｂの締結部２３４に二つの開口が形成されており、このうち一つはねじによって、ベースプレート２１０にだけ結合され、残り一つは固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂと共にねじによってベースプレートに結合される。
【０１１８】
したがって、エンドプレート２３０ａ、２３０ｂは二重で結合されて、ベースプレート２１０上に強固に固定される。
【０１１９】
これとは異なり、図８でのように、エンドプレート１０３０の締結部１０３２が固定用ブラケット１０５０の結合部１０５２上に位置した状態でベースプレート１０１０に結合されることもできる。
【０１２０】
具体的に、エンドプレート１０３０の締結部１０３２が固定用ブラケット１０５０の結合部１０５２上に重なるが、締結部１０３２に形成された開口のうちの一つと、結合部１０５２に形成された開口、およびベースプレート１０１０に形成された開口のうちの一つが連通するように位置した状態で、この開口にねじが連続的に挿入された後、ボルトによって結合されて、固定用ブラケット１０５０がエンドプレート１０３０とベースプレート１０１０の間に結合されることもできる。エンドプレート１０３０の締結部１０３２に形成された残りの開口にはベースプレート１０１０にだけ結合される。
【０１２１】
このような構造は、固定用ブラケット１０５０が単位モジュールをもっと強固に固定させることができるという利点がある。
【０１２２】
一方、単位モジュール１１０ａの突出部１１２ａは、固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂによって加圧される一面が傾斜構造（図４の１１２ｂ）からなり、前記傾斜１１２ｂは突出部１１２ａの突出方向に形成されている。
【０１２３】
これに対応して、固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂ内面の一部、つまり、下向き加圧部２５２の内面が突出部１１２ａの傾斜１１２ｂに対応するように折り曲げられている。
【０１２４】
このような構造は固定用ブラケット２５０ａ、２５０ｂの傾斜が突出部の傾斜１１２ｂに密着しながら、突出部１１２ａの突出方向に対する対向として突出部１１２ａをさらに加圧して、単位モジュール１１０ａが突出部の突出方向に流動することを防止する。このような構造はまた他の単位モジュール１１０ａ、１１０ｂにおいても同様である。
【０１２５】
一方、本発明でモジュールハウジング２００は、モジュール配列体１１０に対する放熱および冷却が可能な構造からなっており、これについては図５および図６を図１乃至図３と共に参照して詳細に説明する。
【０１２６】
これら図面を参照すれば、下部プレート２２０は内部を通して液状冷媒が流動できるように、内部が中空構造からなる熱伝導性金属プレートからなっており、具体的に、下部プレート２２０は熱伝導性の第１プレート２２０ａおよび第２プレート２２０ｂから構成されており、第１プレート２２０ａおよび第２プレート２２０ｂが相互結合しながら、これらの間に中空構造が形成される。
【０１２７】
第１プレート２２０ａは一面からこれに対向する他面方向に湾入された形態の湾入部２２４が形成されており、互いに対向する両側外周辺には湾入部２２４と連通する構造の冷媒流入チャンネル２２３ａおよび冷媒排出チャンネル２２３ｂが形成されている。これらチャンネル２２３ａ、２２３ｂはモジュールハウジング２００で、エンドプレート２３０ａ、２３０ｂと隣接した第１空間３０１の外側方向に位置する。
【０１２８】
第２プレート２２０ｂは、第１プレート２２０ａの湾入部２２４が外部から隔離されるように、これを覆う構造からなっており、詳しくは、平面状で第１プレート２２０ａの外周部位２２に形成された複数の貫通口２２９を除いた内部湾入部２２４に対応する大きさおよび形状を有する構造からなっている。
【０１２９】
また、第２プレート２２０ｂの外周辺のうち、第１プレート２２０ａのチャンネル２２３ａ、２２３ｂに対応する部位は外側方向に突出した構造から形成されており、これらの部位に開口２２８ａ、２２８ｂが穿孔されており、開口２２８ａ、２２８ｂには冷媒導管との連結のための冷媒流入口２２５ａおよび冷媒排出口２２５ｂが結合され、冷媒流入口２２５ａおよび冷媒排出口２２５ｂはモジュールハウジング２００で、エンドプレート２３０ａ、２３０ｂと隣接した第１空間３０１の外側方向に位置する。
【０１３０】
第１プレート２２０ａの湾入部２２４には冷媒流入口２２５ａから冷媒排出口２２５ｂまで液状冷媒の流動流れを分割すると同時に、流動距離を最大化するように、複数の突起２２７が第２プレート２２０ｂが位置する一面の方向に突出している。
【０１３１】
したがって、第１プレート２２０ａと第２プレート２２０ｂが結合されると、突起２２７が第２プレート２２０ｂの一面に密着しながら突起２２７の間に液状冷媒が流動する中空構造の流路が形成され、液状冷媒は突起２２７によって流れが誘導されながら流路に沿って流動する。
【０１３２】
特に、本発明では、第１プレート２２０ａに形成された突起２２７の形状が各々異なっており、このような理由で液状冷媒が突起２２７から不規則的に分割される渦流が発生し、渦流によって液状冷媒がさらに速く拡散しながら下部プレート２２０の冷却効率を増大させる。
【０１３３】
一方、エンドプレートもモジュール配列体の放熱のための構造を含むので、これについて図１乃至図３を参照して詳細に説明する。
【０１３４】
エンドプレート２３０ａ、２３０ｂには、モジュール配列体１１０の放熱が促進されるように、モジュール配列体１１０の側面と対面する内面に熱伝導性パッド２３２が付加しており、エンドプレート２３０ａ、２３０ｂは、熱伝導性パッド２３２がモジュール配列体１１０の側面に密着した状態で前記の側面を支持する構造からなっている。
【０１３５】
熱伝導パッド２３２は、モジュール配列体１１０側面とエンドプレート２３０ａ、２３０ｂとの接触で発生できる熱抵抗を減少させて放熱を促進すると同時に、モジュール配列体１１０に印加される外力を吸収および緩和することができる。
【０１３６】
また、エンドプレート２３０ａ、２３０ｂには開口２３６と放熱ダクト２３８が形成されている。
【０１３７】
このような構造は、開口２３６を通じて露出した熱伝導パッド２３２の放熱をさらに促進することができ、放熱ダクト２３８を経由して高温の空気が排出したり低温の空気が流入しながら熱伝導パッド２３２を通した放熱を極大化することができる。
【０１３８】
図７には、本発明による電池パックの模式図が示されている。
【０１３９】
図７を参照すれば、電池パック４００は、一対の電池モジュールアセンブリ２５０、２６０とパックハウジング４１０および電池モジュールアセンブリ２５０、２６０の下部プレートに液状冷媒を供給および受け取って電池モジュールアセンブリ２５０、２６０を冷却させる冷却システム（図示せず）を含む。
【０１４０】
ここで、パックハウジング４１０は、電池モジュールアセンブリ２５０、２６０が装着できるように、内側に湾入された形状の安着部４１２ａ、４１２ｂが形成されており、電池モジュールアセンブリ２５０、２６０は安着部４１２ａ、４１２ｂに装着された状態で機械的締結部材によって固定される。
【０１４１】
本発明による電池パック４００は、車両の下部側にパックハウジング４１０の外周辺４１４に形成された締結手段が締結されながら車両用動力源として用いることができる。
【０１４２】
以上、本発明の実施例による図面を参照して説明したが、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記内容に基づいて本発明の範疇内で様々な応用および変形を行うことが可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
以上の説明のように、本発明による電池モジュールアセンブリは、モジュール配列体が支持される第１空間内で前記モジュール配列体の固定も達成される構造であるため、例えば、モジュール配列体の支持空間と長ボルトや結合バーのような結合部材を結合するための空間固定の空間が分割された構造と比較して、相当な空間の節約が可能で、このような特徴に基づいて、非常にコンパクトな構造からなるだけでなく、アセンブリが装着される対象に対する空間活用度が高い長所がある。
【符号の説明】
【０１４４】
１００  電池モジュールアセンブリ
１１０  モジュール配列体
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ  単位モジュール
２００  モジュールハウジング
２１０、２２０、２３０ａ、２３０ｂ  プレート部材
２５０ａ、２５０ｂ  固定用ブラケット
３０１  第１空間
３０２  第２空間
【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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