(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリーセルから構成されたバッテリーセル積層体の少なくとも一側に隣接して位置し、内部に冷媒が流れる流路の形成された中空構造のヒートシンクと、
一面または両面が前記バッテリーセルに接するように前記バッテリーセルの間に介される吸熱部、及び前記吸熱部から延びて前記流路内に露出する放熱部を備え、前記バッテリーセルとの熱交換を行う冷却プレートと、を含み、
前記放熱部は、前記流路内において、
前記流路に並んで配置される複数の折曲面であって、前記冷却プレートの端部が前記流路に沿って曲げられて設けられる第１折曲面と、前記第１折曲面の下部において、前記第１折曲面に隣接する前記第１折曲面の下部で前記冷却プレートが部分的に切り開かれ、前記切り開かれた部分が前記第１折曲面に沿って折り曲げられて設けられる第２折曲面と、を含む複数の折曲面と、冷媒流に対向して開口するとともに冷媒を通過させる少なくとも一つの通孔であって、前記切り開かれた部分が曲げられることで形成する空間により前記第１折曲面と前記第２折曲面との間で定義される少なくとも一つの通孔を含むことを特徴とするバッテリーセル冷却装置。
【請求項２】
前記第１折曲面と前記第２折曲面とが、前記通孔を挟んで所定間隔に離隔して配置されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーセル冷却装置。
【請求項３】
前記第２折曲面は、複数個の単位第２折曲面を含み、
前記単位第２折曲面は、前記冷却プレートの幅方向に沿って所定間隔ごとに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セル冷却装置。
【請求項４】
複数のバッテリーセルから構成されたバッテリーセル積層体の少なくとも一側に隣接して位置し、内部に冷媒が流れる流路の形成された中空構造のヒートシンクと、
一面または両面が前記バッテリーセルに接するように前記バッテリーセルの間に介される吸熱部、及び前記吸熱部から延びて前記流路内に露出する放熱部を備え、前記バッテリーセルとの熱交換を行う冷却プレートと、を含み、
前記放熱部は、前記流路内において、
前記流路に並んで配置される複数の折曲面であって、前記冷却プレートの端部が一方向に曲げられて設けられる第１折曲面と、前記第１折曲面に隣接する前記第１折曲面の下部で前記冷却プレートが部分的に切り開かれ、前記切り開かれた部分が前記第１折曲面と反対方向へ曲げられ、前記第１折曲面に並んで前記第１折曲面と同一平面上に設けられる第２折曲面と、を含む折曲面と、冷媒流に対向して開口するとともに冷媒を通過させる少なくとも一つの通孔を含むことを特徴とするバッテリーセル冷却装置。
【請求項５】
前記第２折曲面が、複数個の単位第２折曲面を含み、
前記単位第２折曲面が、前記冷却プレートの幅方向に沿って所定間隔ごとに形成されることを特徴とする請求項４に記載のバッテリーセル冷却装置。
【請求項６】
前記冷却プレートが、熱伝導性金属板材であることを特徴とする請求項１または４に記載のバッテリーセル冷却装置。
【請求項７】
前記冷媒が、気体または液体であることを特徴とする請求項１または４に記載のバッテリーセル冷却装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のうちいずれか一項に記載のバッテリーセル冷却装置を含むことを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項９】
請求項８に記載のバッテリーモジュールを含むことを特徴とするバッテリーパック。
【請求項１０】
請求項９に記載のバッテリーパックを含むことを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーセル冷却装置及びこれを含むバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、バッテリーセルの冷却効率を向上させることができるバッテリーセル冷却装置及びこれを含むバッテリーモジュールに関する。
【０００２】
本出願は、２０１５年４月２２日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−００５６８４１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】
【０００３】
多様な製品への適用が容易であり、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用器機のみならず電気的駆動源によって駆動する電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＥＶ）またはハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＨＥＶ）、電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）などに普遍的に応用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させることができるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用に伴う副産物が一切発生しないという点で環境に優しく、エネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。
【０００４】
前記電気自動車などに適用されるバッテリーパックは、高出力を得るために複数の単位セルを含む複数のセルアセンブリーを直列で接続した構造を有している。そして、前記単位セルは、正極及び負極集電体、セパレーター、活物質、電解液などを含み、構成要素間の電気化学的反応によって反復的な充放電が可能である。
【０００５】
なお、近来、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造に対する必要性が高まるにつれ、複数のバッテリーが直列及び／または並列で接続した多数のバッテリーモジュールを集合したマルチモジュール構造のバッテリーパックに対する需要が増加している。
【０００６】
マルチモジュール構造のバッテリーパックは、複数の二次電池が狭い空間に密集する形態に製造されるため、各二次電池で発生する熱を容易に放出させることが重要となる。二次電池バッテリーの充電または放電の過程は、前述のように、電気化学的反応によって行われるため、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、結果としてバッテリーモジュールの劣化が促進してしまい、場合によっては発火または爆発に繋がり得る。
【０００７】
したがって、高出力・大容量のバッテリーモジュール及びそれが取り付けられたバッテリーパックには、これに収納されているバッテリーセルを冷却する冷却装置が必ず必要である。
【０００８】
一般に、冷却装置としては、代表的に、空冷式と水冷式の二つが挙げられるが、漏電や二次電池の防水問題などから、空冷式が水冷式よりも広く用いられている。
【０００９】
図１は、従来のバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。
【００１０】
一つの二次電池セルによって生産可能な電力は大きくないため、商用化した二次電池は、複数の二次電池セル３を必要な分だけ積層したスタック（Ｓｔａｃｋ）を含む。そして、図１に示したように、二次電池の単位セル３において、電気が生産される過程にて発生した熱を冷却し、二次電池の温度を適正に維持するために、セル３の間ごとに冷却フィン２を挿入する。それぞれの単位セル３から熱を吸収した冷却フィン２は、ヒートシンク１へその熱を伝達し、ヒートシンク１は冷却水または冷却空気によって冷却される。この際、ＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）４などの接触熱抵抗を減らす部材が冷却フィン２とヒートシンク１との間にさらに加えられ得る。
【００１１】
しかし、このような従来の冷却フィン２は、ヒートシンク１との接触抵抗などによって熱伝導率が低くなり、二次電池セルで発生する熱を外部へ円滑に排出できないという限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーセルの冷却性能を向上させることができるバッテリーセル冷却装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、このような冷却装置を含むことで、高い冷却性能から寿命特性と安全性に優れたバッテリーモジュールを提供することを他の目的とする。
【００１４】
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】
【００１５】
上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリーセル冷却装置は、複数のバッテリーセルから構成されたバッテリーセル積層体の少なくとも一側に隣接して位置し、内部に冷媒が流れる流路の形成された中空構造のヒートシンクと、一面または両面が前記バッテリーセルに接するように前記バッテリーセルの間に介される吸熱部、及び前記吸熱部から延びて前記流路に露出する放熱部を備え、前記バッテリーセルとの熱交換を行う冷却プレートと、を含み、前記放熱部は、前記流路に並んで配置される少なくとも一つの折曲面と、冷媒を通過させる少なくとも一つの通孔を含むことができる。
【００１６】
前記少なくとも一つの折曲面は複数個であり、前記折曲面は、前記通孔を挟んで所定間隔に離隔して配置され得る。
【００１７】
前記複数の折曲面は、前記冷却プレートの端部が曲げられて設けられる第１折曲面と、前記第１折曲面の下部において、前記第１折曲面に並んで折り曲げられて設けられる第２折曲面と、を含むことができる。
【００１８】
第２折曲面は、前記冷却プレートが部分的に切り開かれ、前記切り開かれた部分が前記第１折曲面に並んで曲げられて形成され、前記通孔は、前記切り開かれた部分が曲げられることで形成する空間により定義され得る。
【００１９】
前記第２折曲面は、複数個の単位第２折曲面を含み、前記単位第２折曲面は、前記冷却プレートの幅方向に沿って所定間隔ごとに形成され得る。
【００２０】
前記少なくとも一つの折曲面は一つであり、前記折曲面は、前記冷却プレートの端部が「Ｔ」字形状に折り曲げられて設けられ得る。
【００２１】
前記折曲面は、前記冷却プレートの端部が一方向に曲げられて設けられる第１折曲面と、前記冷却プレートが部分的に切り開かれ、前記切り開かれた部分が前記第１折曲面と反対方向へ曲げられ、前記第１折曲面に並んで設けられる第２折曲面と、を含むことができる。
【００２２】
前記第１折曲面と前記第２折曲面とは同一平面上に設けられ、前記通孔は、前記切り開かれた部分が曲げられることで形成する空間により定義され得る。
【００２３】
前記第２折曲面は、複数個の単位第２折曲面を含み、前記単位第２折曲面は、前記冷却プレートの幅方向に沿って所定間隔ごとに形成され得る。
【００２４】
前記冷却プレートは、熱伝導性金属板材であり得る。
【００２５】
前記冷媒は、気体または液体であり得る。
【００２６】
本発明の他の様態によれば、前述のバッテリーセル冷却装置を含むバッテリーモジュールが提供される。
【００２７】
本発明のさらに他の様態によれば、前記バッテリーモジュールを含むバッテリーパックが提供される。
【００２８】
本発明のさらに他の様態によれば、前記バッテリーパックを含む自動車が提供される。前記自動車には、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車などが含まれ得る。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の一面によれば、冷却プレートの放熱部がヒートシンクの流路内部に配置されることで、従来技術による冷却プレートとヒートシンクとの熱接触抵抗を無くすことができる。また、放熱部を構成する少なくとも一つの折曲面が冷媒の流れ方向に並んで配置されることで、対流熱伝達面積が広くなり、バッテリーセルの冷却効率が向上する。
【００３０】
本発明の他面によれば、冷媒が放熱部の通孔に通過可能となるため、冷媒の流れが円滑になり、冷媒供給用ファンの負荷が小さくなる。
【００３１】
本発明のさらなる他面によれば、上述のバッテリーセル冷却装置を含むことで、高い冷却性能から寿命特性と安全性に優れたバッテリーモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、従来技術によるバッテリーモジュールを概略的に示した側面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。
【図３】図２において、一部のバッテリーセルと冷却プレートのみを示した斜視図である。
【図４】図３の断面図である。
【図５】本発明の第１実施例による冷却プレートに関する参考図である。
【図６】本発明の第２実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。
【図７】図６において、一部のバッテリーセルと冷却プレートのみを示した斜視図である。
【図８】本発明の第３実施例によるバッテリーモジュールの一部を示した斜視図である。
【図９】図８の断面図である。
【図１０】本発明の第３実施例による冷却プレートに関する参考図である。
【図１１】本発明の第４実施例によるバッテリーモジュールの一部を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
【００３４】
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに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せねばならない。
【００３５】
なお、本発明の説明にあたり、本発明に関連する公知技術についての具体的な説明が、不要に本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その詳細な説明を略する。
【００３６】
本発明の実施形態は、通常の技術者に本発明をより完全に説明するために提供されるものであり、図面における構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。したがって、各構成要素の大きさや割合は、実際の大きさや割合を全的に反映することではない。
【００３７】
図２は、本発明の第１実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図であり、図３は、図２の部分拡大斜視図であり、図４は、図３の断面図であり、図５は、本発明の第１実施例による冷却プレートを説明するための参考図である。
【００３８】
これらの図面を参照すれば、本発明の第１実施例によるバッテリーモジュール１０は、バッテリーセル積層体２０とバッテリーセル冷却装置３０とを含む。
【００３９】
バッテリーセル積層体２０は、バッテリーセル２１が積層されたものである。バッテリーセル２１は、限定された空間で高い積層率を提供するように、望ましくは板状バッテリーセル２１であり、一面または両面が、燐接したバッテリーセル２１に対面するように積層し配列されることでバッテリーセル積層体２０を形成し得る。
【００４０】
バッテリーセル積層体２０は、図示していないが、バッテリーセル２１の積層のための積層用フレームをさらに含むことができる。積層用フレームは、バッテリーセル２１の積層に用いられる構成であって、バッテリーセル２１を把持して動きを防止し、相互積層可能に構成されてバッテリーセル２１の組立てをガイドできる。
【００４１】
このような積層用フレーム（図示せず）は、カートリッジなど多様な用語に表現でき、中空の四角リング状に構成できる。この場合、バッテリーセル２１の外周部は、積層用フレームの四辺に位置できる。
【００４２】
バッテリーセル２１は、正極板、分離膜及び負極板から構成された電極組立体を含み、各バッテリーセル２１の正極板と負極板から突出した複数の正極タブ及び負極タブにそれぞれ正極リード及び負極リードが電気的に接続され得る。
【００４３】
ここで、バッテリーセル２１は、パウチ型バッテリーセル２１であり得る。パウチ型バッテリーセル２１は、樹脂層と金属層とを含むラミネートシートの外装ケースに電極組立体を収納した状態で、外装ケースの外周面を熱溶着して封止した構造を有することができる。
【００４４】
バッテリーセル冷却装置３０は、充放電時にバッテリーセル２１から発生する熱を適切に除去する。図２及び図３を参照すれば、バッテリーセル２１の冷却装置３０は、ヒートシンク１００と冷却プレート１１０とを含む。
【００４５】
ヒートシンク１００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いう。ヒートシンク１００は、バッテリーセル積層体２０の上部及び下部のうち少なくともいずれか一ヶ所に位置できる。例えば、ヒートシンク１００は、図２に示したように、バッテリーセル積層体２０の上部に位置できる。勿論、ヒートシンク１００は、必要に応じてバッテリーセル積層体２０の左側部及び右側部のうち少なくともいずれか一ヶ所に位置してもよい。
【００４６】
本発明によるヒートシンク１００は、内部に流路１０１を含む中空構造である。ヒートシンク１００の内部の流路１０１に流れる冷媒は、流路１０１を容易に流れ、かつ冷却性に優れた流体であれば、特に制限されず、気体または液体であり得る。例えば、潜熱が高くて冷却効率性を極大化できる水であってもよい。しかし、これらに限定されず、流れが発生するものである、不凍液、ガス冷媒、空気などでもよい。
【００４７】
本発明による冷却プレート１１０は、図２のように、両面がバッテリーセル２１にそれぞれ密着した状態でバッテリーセル２１の間に介され、端縁部がヒートシンク１００の内部の流路１０１に露出する。そして、冷却プレート１１０は、０．１〜５．０ｍｍの厚さを有する熱伝導性金属板材であり得る。
【００４８】
冷却プレート１１０は、所定の自体機械的剛性を有しており、優れていないバッテリーセル２１の外装材自体の機械的剛性を補うことができる。また、このような冷却プレート１１０により、機械的剛性を補うための追加的な部材が不要となるため、コンパクトなバッテリーモジュール１０を製造することができる。
【００４９】
因みに、冷却プレート１１０は、熱伝導性を有する薄型の部材であれば、その厚さや構造は特に限定されず、例えば、金属素材のシート状板材を望ましく用いることができる。前記金属素材は、金属のうち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を用いることができるが、これらに限定されない。例えば、銅、金、銀も使用可能である。金属以外の窒化アルミニウム、炭化ケイ素のようなセラミック物質も可能である。
【００５０】
一方、本発明による冷却装置３０は、従来の冷却装置（図１参照）に比べて熱伝達率を高めることができる構造を有し、以下、これについて詳しく説明する。
【００５１】
本発明の第１実施例による冷却プレート１１０は、吸熱部１２０及び放熱部１３０で構成することができる．
【００５２】
吸熱部１２０は、バッテリーセル２１に接するようにバッテリーセル２１の間に介され、充放電時にバッテリーセル２１から熱を吸収する部分であり、放熱部１３０は、吸熱部１２０からバッテリーセル積層体２０の上部へ延びてヒートシンク１００の内部の流路１０１に露出し、伝導された熱が放出する部分である。参考に、本実施例の冷却プレート１１０は、単方向の放熱部１３０を備えているが、本実施例とは違って、両方向の放熱部１３０を有するように冷却プレートを構成することもできる。言い換えれば、放熱部１３０は、吸熱部１２０からバッテリーセル積層体２０の上部及び下部、両方向へ延びることができ、ヒートシンク１００も、バッテリーセル積層体２０の上部及び下部にそれぞれ一つずつ構成することができる。
【００５３】
このような構成により、充放電時にバッテリーセル２１の熱が吸熱部１２０に吸収され、吸収された熱は放熱部１３０に伝導される。そして、放熱部１３０は、ヒートシンク１００に熱を放出する。この際、バッテリーセル２１の冷却率は、放熱部１３０とヒートシンク１００との有効放熱面積、対流効果などにより大きく左右され得るが、本発明の放熱部１３０とヒートシンク１００との熱伝達率を極大化させることができる構造に重点を置いて設計された。
【００５４】
先ず、従来の冷却フィン（図１参照）及びヒートシンク１００の構成を簡略に見れば、従来の冷却フィンは、端縁部が折り曲げられることでヒートシンク１００との熱接触面積を確保するように設けられている。しかし、冷却フィンの端縁部とヒートシンク１００の外壁との接触熱抵抗、言い換えれば、表面粗さによって熱伝達が阻害され得る。従来のバッテリーモジュール１０は、このような接触熱抵抗を減らすためにＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）をさらに含んでいるが、接触熱抵抗を完全に除去できなくなっている。
【００５５】
これに対し、本発明は、冷却プレート１１０とヒートシンク１００との接触熱抵抗の問題が発生しない。言い換えれば、相異なる物体との接触による接触熱抵抗の問題から自由である。本発明は、温度が相異なる二つの物体間の接触、即ち、熱伝導による熱伝達方式ではなく、固体と流体との熱対流を用いた熱伝達方式を適用している。ここで、対流熱伝達は、流体が固体の上または流路１０１内を流れるとき、流体と固体の表面との温度が相違すれば、表面に対する流体の相対運動の結果として、流体と固体の表面との間で熱が伝達されることをいう。
【００５６】
一般に、工学的な面から、対流熱伝達量は、Ｑ＝ｈ×Ａ×（Ｔ１−Ｔ２）に定義することができる。ここで、ｈは対流熱伝達係数、Ａは放熱面積、Ｔ１は固体の表面温度、Ｔ２は流体の温度を示す。したがって、対流熱伝達を増加させるためには、Ｔ１とＴ２が固定されているとき、第一は、対流熱伝達係数ｈを増加させることであり、第二は、有効放熱面積Ａを増加させることである。
【００５７】
対流熱伝達係数ｈは、表面の幾何学的形状、流体の種類、流体の特性、流体の速度などに基づき実験的に決定される値であり、一般には流体の流速に比例する。そして、放熱面積Ａは、物体の有効放熱面積であって、放熱面積が大きいほど熱伝達率が大きくなる。
【００５８】
このことから、本発明による冷却装置３０は、有効放熱面積と冷媒の流速において有利な構造を有するように構成されている。
【００５９】
具体的に見れば、本発明の第１実施例による放熱部１３０は、図２〜図４に示したように、複数個の折曲面１３１、１３２と、折曲面１３１、１３２と交差する面である垂直面１３４とを含む。折曲面１３１、１３２は、バッテリーセル２１の間に垂直配置された放熱部１３０または垂直面１３４に対して、９０°角度に折り曲げられた形態であり得る。このような折曲面１３１、１３２は、ヒートシンク１００の内部の流路１０１に並んで配置されることが望ましい。これは、冷媒が折曲面１３１、１３２の表面に沿って流れるようにすることで、対流熱伝達面積を充分確保するためである。
【００６０】
本実施例において、折曲面１３１、１３２は、第１折曲面１３１と第２折曲面１３２との二つで構成されている。第１折曲面１３１は、冷却プレート１１０の端部が９０°角度に曲げられて設けられ、第２折曲面１３２は、第１折曲面１３１の下部において、第１折曲面１３１に並んで同一方向に曲げられて設けられる。そして、第１折曲面１３１と第２折曲面１３２との間には通孔１３３が形成されている。参考に、本実施例においては折曲面の個数を２つで構成しているが、冷却プレート１１０の厚さ、ヒートシンク１００の内部空間の大きさなどを考えて折曲面の個数が３つ以上になるよう構成することもできる。
【００６１】
ヒートシンク１００の内部の流路１０１には、冷媒、例えば、冷却空気が、図３及び図４に示したように矢印方向に流れ得る。このような冷却空気の流れは、図示していないが、冷却用ファンによって成され得る。
【００６２】
図３及び図４を参照すれば、冷却空気は、第１折曲面１３１の上面及び下面と第２折曲面１３２の上面に沿って流れながら放熱部１３０の熱を吸収できる。例えば、本実施例とは相違に、放熱部１３０が折曲面１３１、１３２を備えず垂直面１３４のみで構成される場合、裏面側は、冷却空気の流れに向い合う垂直面１３４の前面側に比べて冷却空気の流れが停滞するため、放熱が円滑に行われにくい。また、冷却空気の流れが垂直面１３４に立ち塞がれて流速が遅くなり得る。そして、ヒートシンク１００の内部の流路１０１における冷却空気の流速低下を防止するには、その分冷却ファンに負荷がさらにかかり得る。
【００６３】
また、垂直面１３４と冷却プレート１１０の端部のみが曲げられた単一折曲面を有する放熱部１３０の場合は、冷却空気の流れが単一折曲面の上面に沿って流れ、垂直面１３４のみで構成された放熱部１３０に比べて有効放熱面積が増加し得るが、依然として垂直面１３４に立ち塞がれて単一折曲面の下面側は空気が停滞して対流熱伝達効率が高くないことがある。
【００６４】
これに比べて、本発明の第１実施例による放熱部１３０は、第１折曲面１３１及び第２折曲面１３２を備え、その間に通孔１３３を設することで、冷却空気の流れが前述のように垂直面１３４に立ち塞がれず通孔１３３を介して流れるようになるため、冷却空気が第１折曲面１３１の上面及び下面と、第２折曲面１３２の上面に沿って流れ得る。したがって、有効放熱面積が前述の例に比べて広くなり、冷却効率が高くなる。
【００６５】
また、冷却空気の流れを立ち塞ぐ垂直面１３４の面積が小くなるため、冷却空気の流れがより円滑になり、冷却空気の流速が減速しにくい。参考に、前述のように、対流熱伝達は固体の表面を流れる流体の流速が増加するほど高くなる。
【００６６】
また、ヒートシンク１００内部の流路１０１において冷却空気の流れが円滑になれば、冷却ファンにかかる負荷が減ることにより、低容量の冷却ファンが使用可能となり、エネルギー効率が高くなる。
【００６７】
以下、本発明の第１実施例による冷却プレート１１０の製造方法について簡略に説明する。
【００６８】
前述のように、冷却プレート１１０は、金属素材のシート状板材で設けることができる。先ず、扁平な冷却プレート１１０の一部分を、図５のように、部分的に切り開く。その次に、線Ｉ−Ｉを基準で扁平な冷却プレート１１０の端部を９０°角度に曲げる。このように折り曲げられた面が第１折曲面１３１を形成する。続いて、線ＩＩ−ＩＩを基準で第１折曲面１３１と同じ方向に切り開いた部分を９０°角度に曲げる。このように折り曲げられた面は、第２折曲面１３２を形成する。そして、この際、切り開かれた部分が曲げられて設けられた空間は通孔１３３となる。したがって、通孔１３３の大きさは、第２折曲面１３２の面積と同一である。
【００６９】
このような方式によれば、第２折曲面１３２と通孔１３３を設けるために追加的に部材を溶接するか、冷却プレート１１０を穿孔するなどの工程を省略することができるため、製造工程を単純化させることができる。但し、本発明の権利範囲がこのような製造方法に限定されることではない。
【００７０】
このような本発明によるバッテリーモジュール１０は、従来のバッテリーモジュールが有する冷却部材同士の熱接触抵抗の問題がほとんど発生せず、冷却プレート１１０の放熱部１３０が対流熱伝達率を極大化させることができる構造となっているため、バッテリーセル２１の冷却効率が従来よりも向上する。
【００７１】
以下に説明する本発明の他の実施例は、前述の実施例と比較すれば、図２〜図５に対応する構成であるといえる。同一の部材には同一の番号を付け、同一部材について重複する説明は省略する。
【００７２】
図６は、本発明の第２実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図であり、図７は、図６における一部のバッテリーセルと冷却プレートのみを示した斜視図である。
【００７３】
本実施例は、前述の実施例と比較すれば、第２折曲面の構成のみが相違するだけで、他の構成は、図２〜図５の実施例の構成と同一であるため、以下では前述の実施例との相違点を主として説明する。
【００７４】
図６及び図７に示したように、本発明の第２実施例による第２折曲面２３２は、複数個の単位第２折曲面２３２ａを含む。
【００７５】
複数個の単位第２折曲面２３２ａは、冷却プレート２１０の幅方向に沿って所定間隔ごとに形成できる。言い換えれば、第１実施例において、第２折曲面１３２は一体に形成されているが、本実施例における第２折曲面２３２は、複数に分割して構成することができる。
【００７６】
本実施例によれば、単位第２折曲面２３２ａの間ごとに垂直面２３４が存在するため、放熱部２３０の機械的剛性が第１実施例に比べてさらに高くなる。即ち、第１折曲面２３１が複数の垂直面２３４によって支持されるので、より安定的に折曲形態を維持することができる。
【００７７】
また、第１実施例比べて通孔２３３の周辺に乱流の流動が増加し、冷却空気による熱交換がさらに活発に行われ得る。
【００７８】
図８は、本発明の第３実施例によるバッテリーモジュールの一部を示した斜視図であり、図９は、図８の断面図であり、図１０は、本発明の第３実施例による冷却プレートについての参考図である。
【００７９】
本発明の第３実施例による冷却プレート３１０の折曲面３３１、３３２は、冷却プレート３１０の端部が約「Ｔ」字形状に折り曲げられて構成される。
【００８０】
本実施例による冷却プレート３１０の放熱部３３０は、前述の実施例に類似な方式で形成できるが、第２折曲面３３２が、第１折曲面３３１との反対方向に曲げられ、第１折曲面３３１及び第２折曲面３３２が同一平面上に設けられる。より具体的に説明すれば、図１０に示したように、線ＩＩＩ−ＩＩＩを基準で扁平な冷却プレート３１０の端部を９０°角度で後方に曲げることで第１折曲面３３１を形成し、線ＩＶ−ＩＶを基準で切り開かれた部分を９０°角度で前方に曲げることで第２折曲面３３２を形成する。前述の実施例と同様に、切り開かれた部分が曲げられて形成された空間は通孔３３３となり、通孔３３３の大きさは第２折曲面３３２の面積と同一である。しかし、前述の実施例とは相違に、本実施例の第１折曲面３３１及び第２折曲面３３２は、図８及び図９に示したように、同一平面上に位置するようになる。勿論、冷却プレート３１０の放熱部３３０が前記のような方式に限定されることではない。即ち、冷却プレート３１０の端部を「Ｔ」字形態にして折曲面を一体に設け、折曲面３３１、３３２の直下に垂直面３３４を穿って通孔３３３を設けることもできる。
【００８１】
本発明の第３実施例によれば、図９に示したように、冷却空気が第１折曲面３３１及び第２折曲面３３２の上面及び下面に沿って流れ、有効放熱面積がさらに広がり得る。前述の実施例の場合（図４参照）、第２折曲面１３２、２３２が通孔１３３、２３３の下部に位置しており、第２折曲面の下面へは冷却空気の流れが円滑でないことがある。これに対し、本実施例においては、通孔３３３が第２折曲面３３２の下部に形成されているため、第２折曲面１３２の下面においても冷却空気の流れが円滑になる。
【００８２】
このような本実施例による放熱部３３０は、前述の実施例の放熱部１３０、２３０と比較すれば、全体面積が同一でありながらも有効放熱面積はさらに広い。したがって、バッテリーモジュールの冷却効率がさらに高くなる。
【００８３】
図１１は、本発明の第４実施例によるバッテリーモジュールの一部を示した斜視図である。
【００８４】
本実施例の場合、前述の第３実施例に基本的に類似な構造であり、第２折曲面３３２が複数分割して構成されている。即ち、図１１に示したように、本発明の第４実施例による第２折曲面４３２は、複数個の単位第２折曲面４３２ａを含む。
【００８５】
本実施例によれば、前述の第２実施例と類似に、単位第２折曲面４３２ａの間ごとに垂直面４３４が存在するため、放熱部４３０の機械的剛性が第１及び  ３実施例に比べてさらに高くなる。したがって、第１及び第２折曲面４３１、４３２が複数の垂直面４３４によって支持されるため、より安定的に折曲形態を維持することができる。また、第３実施例に比べて複数個の通孔４３３の周辺に乱流の流動が増加することで、冷却空気による熱交換がさらに活発に行われ得る。
【００８６】
本発明によるバッテリーパックは、上述の本発明によるバッテリーモジュール１０を一つ以上含む。また、バッテリーパックは、このようなバッテリーモジュールに加え、バッテリーモジュールを覆うためのケース、バッテリーモジュールの充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ、電流センサー、ヒューズなどをさらに含むことができる。
【００８７】
以上、本発明の望ましい実施例について図示して説明したが、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。
【００８８】
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、本発明の当業者にとって自明である。
【符号の説明】
【００８９】
１０  バッテリーモジュール
２０  バッテリーセル積層体
２１  バッテリーセル
３０  冷却装置
１００  ヒートシンク
１０１  流路
１１０  冷却プレート
１２０  吸熱部
１３０  放熱部
１３１  第１折曲面
１３２  第２折曲面
１３３  通孔
１３４  垂直面
２１０  冷却プレート
２３０  放熱部
２３１  第１折曲面
２３２  第２折曲面
２３２ａ  単位第２折曲面
２３３  通孔
２３４  垂直面
３１０  冷却プレート
３３０  放熱部
３３１  第１折曲面
３３２  第２折曲面
３３３  通孔
３３４  垂直面
４３０  放熱部
４３１  第１折曲面
４３２  第２折曲面
４３２ａ  単位第２折曲面
４３３  通孔
４３４  垂直面
【図１】
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【図２】
0006753854.tif 000003
【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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