(57)【要約】  冷却剤フラックスの分配一様性を改良する中型または大型バッテリーパックケース。  充電及び放電可能な複数の積み重ねたバッテリーセルを有するバッテリーモジュールが中に取り付けられている中型または大型バッテリーパックケースであって、該バッテリーパックケースが、バッテリーセルを冷却するための冷却剤が該バッテリーモジュールの片側から反対側に、該バッテリーセルの積み重ね方向に対して直角の方向に流れることができるように配置された冷却剤入口及び冷却剤出口を備えており、該バッテリーパックケースが、該バッテリーパックケースの、外部の力に対する構造的安定性を改良するために凹凸形状に形成されたビーズをさらに備えており、該ビーズが、該冷却剤の、該冷却剤入口から、該冷却剤入口と該バッテリーモジュールとの間に限定された流動空間中の流体の進行方向に沿った流れを該ビーズが妨害しない構造に構築される、中型または大型バッテリーパックケースを開示する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中型または大型バッテリーパックケースであって、
充電及び放電可能な複数の積み重ねたバッテリーセルを有するバッテリーモジュールが中に取り付けられてなり、
前記バッテリーパックケースが冷却剤入口及び冷却剤出口を備えてなり、前記バッテリーセルを冷却するための冷却剤が前記バッテリーモジュールの片側から反対側に、前記バッテリーセルの積み重ね方向に対して直角の方向に流れることができるように配置されてなり、及び
前記バッテリーパックケースが凹凸形状に形成されたビーズをさらに備えてなり、外部の力に対する前記バッテリーパックケースの構造的安定性を改良するものであり、
前記ビーズが、前記ビーズが前記冷却剤入口から、前記冷却剤入口と前記バッテリーモジュールとの間に限定された流動空間(「入口ダクト」)中の流体の進行方向に沿って、前記冷却剤の流れを妨害しない、という構造において構築されてなる、中型または大型バッテリーパックケース。
【請求項２】
前記ビーズが長さと幅の比が大きい凹凸構造に構築され、かつ、
前記ビーズが互いに平行に配置される、請求項１に記載の中型または大型バッテリーパックケース。
【請求項３】
前記ビーズの内側高さが2〜5 mmであり、或いは前記冷却剤入口の垂直断面高さの10〜30％に等しい、請求項１に記載の中型または大型バッテリーパックケース。
【請求項４】
前記ビーズの内側高さが3〜4 mmであり、或いは前記冷却剤入口の垂直断面高さの15〜25％に等しい、請求項１に記載の中型または大型バッテリーパックケース。
【請求項５】
前記バッテリーパックケースが、
前記バッテリーセルの積み重ね方向における前記バッテリーパックケースの長さが、前記バッテリーセルの横方向における前記バッテリーパックケースの長さより大きく、
前記ビーズが、前記バッテリーセルの横方向に対して平行に配置され、及び
前記ビーズが、前記入口ダクトの、前記冷却剤入口に隣接する予め決められた区域には形成されない、という構造において構築されてなる、請求項１に記載の中型または大型バッテリーパックケース。
【請求項６】
前記ビーズが形成されていない区域が、前記入口ダクトの全長の10〜30％に等しい長さを有する、請求項５に記載の中型または大型バッテリーパックケース。
【請求項７】
前記バッテリーパックケースが、
前記バッテリーセルの積み重ね方向における前記バッテリーパックケースの長さが、前記バッテリーセルの横方向における前記バッテリーパックケースの長さよりも長く、
前記ビーズが、前記バッテリーセルの横方向に対して平行に配置されるように、前記ビーズが前記バッテリーパックケースに形成され、及び
前記冷却剤入口に隣接する前記入口ダクトの予め決められた区域における前記ビーズの内側高さが、前記冷却剤入口に向かって次第に減少する、という構造において構築されてなる、請求項１に記載の中型または大型バッテリーパックケース。
【請求項８】
前記ビーズの内側高さが次第に低下する区域が、前記入口ダクトの全長の15〜50％に等しい長さを有する、請求項７に記載の中型または大型バッテリーパックケース。
【請求項９】
前記バッテリーパックケースが、
前記バッテリーセルの積み重ね方向における前記バッテリーパックケースの長さが、前記バッテリーセルの横方向における前記バッテリーパックケースの長さより大きく、
前記ビーズがバッテリーパックケースに形成されて、前記ビーズが、前記バッテリーセルの横方向に対して直角に、同時に、前記冷却剤入口が配置される方向に対して平行に配置される、という構造において構築されてなる、請求項１に記載の中型または大型バッテリーパックケース。
【請求項１０】
前記バッテリーパックケースが、
前記冷却剤が前記バッテリーモジュールを通って流れた後に、前記冷却剤入口を通して導入された前記冷却剤を、強制的に前記冷却剤出口に移動させるために、吸引ファンが前記冷却剤出口に取り付けられている、という構造において構築されてなる、請求項１に記載の中型または大型バッテリーパックケース。
【請求項１１】
前記冷却剤入口が、前記冷却剤出口の垂直断面積の50〜90％に等しい垂直断面積を有する、請求項１０に記載の中型または大型バッテリーパックケース。
【請求項１２】
前記バッテリーパックケースが、
前記冷却剤出口と前記バッテリーモジュールとの間に限定された流動空間(「出口ダクト」)が、前記冷却剤出口に向かって次第に広がる、という構造において構築されてなる、請求項１０に記載の中型または大型バッテリーパックケース。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の中型または大型バッテリーパックケース中に、バッテリーモジュールが取り付けられる、という構造において構築されてなる、中型または大型バッテリーパック。
【請求項１４】
前記バッテリーモジュールが、複数の充電及び放電可能な板形状バッテリーセルを包含する、請求項１３に記載の中型または大型バッテリーパック。
【請求項１５】
前記バッテリーセルがリチウム二次バッテリーである、請求項１４に記載の中型または大型バッテリーパック。
【請求項１６】
前記バッテリーパックが、電気自動車またはハイブリッド電気自動車用の電源として使用される、請求項１３に記載の中型または大型バッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、冷却剤フラックスの分配一様性を改良する中型または大型バッテリーパックケースに関し、より詳しくは、充電及び放電可能な複数の積み重ねたバッテリーセルを有するバッテリーモジュールが中に取り付けられている中型または大型バッテリーパックケースであって、該バッテリーパックケースが、バッテリーセルを冷却するための冷却剤が該バッテリーモジュールの片側から反対側に、該バッテリーセルの積み重ね方向に対して直角の方向に流れることができるように配置された冷却剤入口及び冷却剤出口を備えており、該バッテリーパックケースが、該バッテリーパックケースの、外部の力に対する構造的安定性を改良するために凹凸形状に形成されたビーズをさらに備えており、該ビーズが、該冷却剤の、該冷却剤入口から、該冷却剤入口と該バッテリーモジュールとの間に限定された流動空間中の流体の進行方向に沿った流れを該ビーズが妨害しない構造に構築される、中型または大型バッテリーパックケースに関する。
【発明の背景】
【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)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、中型または大型装置、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、中型または大型バッテリーモジュールを使用する。
【０００４】
中型または大型バッテリーパックは、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、中型または大型バッテリーパックのバッテリーセル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、小袋形バッテリーの重量が小さく、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】
予め決められた機構または装置に必要な出力及び容量を与えるための中型または大型バッテリーモジュールには、その中型または大型バッテリーモジュールが、複数のバッテリーセルが互いに電気的に直列接続され、それらのバッテリーセルが外部の力に対して安定している構造に構築されていることが必要である。
【０００６】
また、中型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、バッテリーセル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。単位電池の充電及び放電の際に単位電池から発生する熱が効果的に除去されない場合、それぞれの単位電池中に熱が蓄積し、従って、単位電池の劣化が促進される。状況により、単位電池は、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、冷却装置が必要である。
【０００７】
バッテリーパック冷却装置の一例を図１に示す。
【０００８】
図１に関して、バッテリーパック冷却装置は、複数のバッテリーセル21が互いに電気的に接続される構造に構築されたバッテリーモジュール20、及びバッテリーモジュール20が取り付けられているバッテリーパックケース10を包含する。バッテリーパックケース10には、冷却剤がバッテリーセル21の積み重ね方向に対して直角の方向で片側から反対側に流動できるように配置された冷却剤入口及び冷却剤出口が形成されている。バッテリーパックケース10にはビーズ11も形成されており、それらのビーズにより、バッテリーパックケース10は、外部の力、例えば捻れまたは振動、に対して優れた耐久性もしくは構造的安定性を示す。ビーズ11の形状は、バッテリーパックケース10の外観を示す部分的透視図である図2に明確に示す。
【０００９】
図2に示すように、各ビーズ11は、長さ(Ｌ)と幅(Ｗ)の比が大きい凹凸構造に構築されているビーズ11は、互いに平行に配置されている。
【００１０】
図1に戻って、バッテリーモジュール20のそれぞれのバッテリーセル21同士の間に小さな隙間が限定されており、それらの隙間を通して冷却剤が流れることができる。従って、冷却剤入口を通して導入された冷却剤は、それらの隙間を通って流れる。この時、バッテリーセル21から発生した熱が冷却剤により除去される。その後、冷却剤は冷却剤出口を通して排出される。
【００１１】
しかし、冷却剤入口を通して導入された冷却剤の流れは、冷却剤入口に隣接してバッテリーパックケースに形成されたビーズ11により強く妨害される。その結果、バッテリーセル21に一様な冷却剤フラックスを達成するのが困難になる。具体的には、上側ダクト12の幅が、ビーズ11が配置されている位置で一時的に小さくなる。その結果、ビーズ11の下に配置されたバッテリーセル21同士の間に限定された通路を通って流れる冷却剤のフラックスが著しく減少し、従って、冷却剤はビーズ11の前に追いやられる。
【００１２】
図3は、図1に示す構造で製造された中型または大型バッテリーパックの、バッテリーセル間の冷却剤フラックスの測定結果を示すグラフである。図3のグラフから、バッテリーパックケースのビーズが配置されている位置で、バッテリーセル同士の間の冷却剤フラックスが大きく減少することが分かる。
【００１３】
結果的に、冷却剤はそれぞれのバッテリーセル21に一様に供給されず、従って、バッテリーセル21同士の間の温度差が大きく増加する。そのような大きな温度差は、バッテリーパックの全体的な性能を大きく低下させる主要な原因の一つである。
【００１４】
冷却剤の不均質分配により引き起こされる問題を改善するための技術として、冷却剤通路中に設置された複数の調整板により冷却剤の流動方向を変化させる技術が、日本国特許出願公開第2005-116342号明細書に開示されている。しかし、この技術には、調整板を設置する工程が従来の製造方法に追加され、従って、製造コストが増加するという問題がある。さらに、開示されている技術には、バッテリーパック中の冷却剤の流れが調整板により妨害されるので、冷却剤入口を通して導入された冷却剤が冷却剤出口を通して排出されるまでの平均滞留時間が増加するために、冷却効果が低下するという、別の問題がある
【００１５】
そのため、上記の問題を根本的に解決するための技術が強く求められている。
【発明の概要】
【００１６】
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。
【００１７】
中型または大型バッテリーパックケースに関する様々な広範囲で集中的な研究及び実験の結果、本発明者らは、バッテリーパックケースに形成するビーズの構造を改良することにより、外部の力に対する構造的安定性の低下を最少に抑えながら、冷却剤フラックスの分配一様性が改良され、その結果、バッテリーセル間に蓄積される熱が効果的に除去され、従って、バッテリーセルの性能及び耐用寿命が大きく改良されることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて完成された。
【００１８】
本発明の一態様により、上記の、及び他の目的は、充電及び放電可能な複数の積み重ねたバッテリーセルを有するバッテリーモジュールが中に取り付けられている中型または大型バッテリーパックケースであって、該バッテリーパックケースが、バッテリーセルを冷却するための冷却剤が該バッテリーモジュールの片側から反対側に、該バッテリーセルの積み重ね方向に対して直角の方向に流れることができるように配置された冷却剤入口及び冷却剤出口を備えており、該バッテリーパックケースが、該バッテリーパックケースの、外部の力に対する構造的安定性を改良するために凹凸形状に形成されたビーズをさらに備えており、該ビーズが、該冷却剤の、該冷却剤入口から、該冷却剤入口と該バッテリーモジュールとの間に限定された流動空間(「入口ダクト」)中の流体の進行方向に沿った流れを該ビーズが妨害しない構造に構築される、中型または大型バッテリーパックケースを提供することにより、達成される。
【００１９】
従って、本発明の中型または大型バッテリーパックケースは、バッテリーセルの充電及び放電の際に発生する熱を、冷却剤の一様な流れにより効果的に除去することができ、冷却剤入口を通してバッテリーパックケース中に導入された冷却剤の流れを妨害せず、ビーズ構造によりバッテリーパックケースの機械的強度を効果的に補強し、それによって、冷却効率及びバッテリーの性能を改良する。
【００２０】
本発明の中型または大型バッテリーパックケース中に取り付けられる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高集積度に積み重ねる方法により、製造する。この時、隣接するバッテリーセル同士は、バッテリーセルの充電及び放電の際に発生する熱を除去できるように、互いに規則的な間隔を置いて配置する。例えば、バッテリーセル同士が互いに予め決められた間隔で配置されるように、バッテリーセルを順次積み重ねることができる。バッテリーセルの機械的強度が低い場合、一個または数個のバッテリーセルをカートリッジ中に取り付け、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構築する。これによって、冷却剤通路がそれぞれのバッテリーセル同士の間に限定されるので、積み重ねられたバッテリーセル間に蓄積する熱が効果的に除去される。
【００２１】
ビーズは、ビーズが外部の力、例えば捻れまたは振動、に対して優れた耐久性もしくは構造的安定性を示すように、バッテリーパックケースに形成する。好ましい実施態様では、ビーズは、長さと幅の比が大きい凹凸構造に構築し、ビーズを互いに平行に配置する。
【００２２】
好ましくは、ビーズが冷却剤の流れを大きく妨害せずに、耐久性及び構造的安定性を確保するように、ビーズの内側高さは2〜5 mmであるか、または冷却剤入口の垂直断面高さの10〜30％に等しい。内側高さが小さすぎる場合、外部の力、例えば捻れまたは振動、に対する耐久性及び構造的安定性が大きく低下する。反対に、ビーズの内側高さが大きすぎる場合、ビーズは冷却剤の流れを大きく妨害し、従って、バッテリーパックの冷却効率が低下する。より好ましくは、ビーズの内側高さは3〜4 mmであるか、または冷却剤入口の垂直断面高さの15〜25％に等しい。
【００２３】
冷却剤の流れを妨害しないビーズ構造に関連する好ましい実施態様では、バッテリーパックケースは、バッテリーセルの積み重ね方向におけるバッテリーパックケースの長さが、バッテリーセルの横方向におけるバッテリーパックケースの長さより大きく、ビーズがバッテリーセルの横方向に対して平行に配置され、ビーズが、入口ダクトの、冷却剤入口に隣接する予め決められた区域には形成されない構造に構築される。
【００２４】
ビーズ構造は、入口ダクトの、冷却剤入口に隣接する区域にはビーズが実質的に形成されない構造である。冷却剤の流れに対するビーズの影響は、入口ダクトの、冷却剤入口に隣接する区域で最も大きい。従って、入口ダクトの、冷却剤入口から予め決められた間隔を置いた区域から形成する場合、冷却剤の流れに対するビーズの影響は最少に抑えられる。
【００２５】
ビーズが形成されていない区域は、入口ダクトの全長の10〜30％に等しい長さを有するのが好ましい。ビーズが形成されていない区域の長さが短すぎる場合、冷却剤の流れに対するビーズの影響が増加するので、所望の効果を達成することが困難になる。反対に、ビーズが形成されていない区域の長さが長すぎる場合、ヒーが形成されていない区域の耐久性及び構造的安定性が低下する。より好ましくは、ビーズが形成されていない区域は、入口ダクトの全長の15〜25％に等しい長さを有する。
【００２６】
別の好ましい実施態様では、バッテリーパックケースは、バッテリーセルの積み重ね方向におけるバッテリーパックケースの長さが、バッテリーセルの横方向におけるバッテリーパックケースの長さよりも長く、ビーズがバッテリーセルの横方向に対して平行に配置されるようにビーズがバッテリーパックケースに形成され、入口ダクトの、冷却剤入口に隣接する予め決められた区域におけるビーズの内側高さが冷却剤入口に向かって次第に減少する構造に構築される。
【００２７】
この構造は、冷却剤入口側におけるビーズの内側高さが相対的に減少し、ビーズが冷却剤入口から遠ざかるにつれてビーズの内側高さが次第に増加するか、またはビーズの内側高さが予め決められた値に次第に増加し、次いでビーズの本来の内側高さが次の特定のビーズから維持され、バッテリーパックケースの構造的安定性の低下を最少に抑え、同時に、バッテリーセル間の冷却剤フラックスの分配一様性を高める構造を包含する。この場合、内側高さが変化するビーズの数は、ビーズの高さ調節によりバッテリーパックケースの構造的強度が低下する程度に応じて決定することができる。
【００２８】
好ましくは、ビーズの内側高さが次第に低下する区域は、入口ダクトの全長の15〜50％に等しい長さを有する。ビーズの内側高さが次第に低下する区域の長さが短すぎる場合、ビーズの高さは狭い空間で比較的大きな幅で増加するので、所望の効果を達成することが困難である。反対に、ビーズの内側高さが次第に低下する区域の長さが長すぎる場合、ビーズの内側高さが次第に低下する区域の耐久性及び構造的安定性が広域にわたって低下する。より好ましくは、ビーズの内側高さが次第に低下する区域は、入口ダクトの全長の20〜40％に等しい長さを有する。
【００２９】
別の実施態様では、バッテリーパックケースは、バッテリーセルの積み重ね方向におけるバッテリーパックケースの長さが、バッテリーセルの横方向におけるバッテリーパックケースの長さより大きく、ビーズが、バッテリーセルの横方向に対して直角に、同時に、冷却剤入口が配置される方向に対して平行に配置されるように、ビーズがバッテリーパックケースに形成される構造に構築される。
【００３０】
上記の構造では、ビーズは、冷却剤入口が配置される方向に対して平行に配置され、バッテリーセルも、冷却剤入口が配置される方向に対して平行に配置される。その結果、冷却剤入口を通して導入される冷却剤は、ビーズに沿って、冷却剤が導入される方向に対して平行に流れ、従って、バッテリーセル同士の間に限定される冷却剤通路の中に導入される。これによって、冷却剤の流れに対するビーズの影響は最少に抑えられる。
【００３１】
好ましくは、バッテリーパックケースは、冷却剤入口を通して導入された冷却剤を急速に、且つ円滑に冷却剤出口に移動させ、冷却剤がバッテリーモジュールを通って流れた後にバッテリーパックから外に排出されるように、冷却剤出口に吸引ファンを取り付ける構造に構築される。
【００３２】
好ましい実施態様では、冷却剤入口は、冷却剤出口の垂直断面積より小さな垂直断面積を有する。狭い冷却剤入口を通して導入された冷却剤は、冷却剤の高い流動速度により、冷却剤入口から遠く離れたバッテリーセルに十分に到達し、従って、同じ冷却剤フラックスの条件下で、冷却剤フラックスが比較的一様に分配されることが立証されている。
【００３３】
好ましくは、冷却剤入口は、冷却剤出口の垂直断面積の50〜90％に等しい垂直断面積を有する。冷却剤入口の垂直断面積が上記の範囲より小さい場合、冷却剤を流動させるためのエネルギー消費が大きく増加する。反対に、冷却剤入口の垂直断面積が上記の範囲より大きい場合、前に記載したように、冷却剤フラックスの一様な分配を達成することが困難である。より好ましくは、冷却剤入口は、冷却剤出口の垂直断面積の55〜85％に等しい垂直断面積を有する。
【００３４】
状況に応じて、バッテリーパックケースは、冷却剤出口とバッテリーモジュールとの間に限定された流動空間(「出口ダクト」)が冷却剤出口に向かって次第に広がる構造に構築することができる。バッテリーモジュールを通って流れた冷却剤は、出口ダクトで集められる。従って、冷却剤出口から遠く離れた区域における出口ダクトのサイズを小さくすることにより、冷却剤をより容易に排出することができる。
【００３５】
本発明の別の態様では、上記の構造に構築された中型または大型バッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型または大型バッテリーパックを提供する。
【００３６】
本明細書で使用する用語「バッテリーモジュール」は、2個以上の充電及び放電可能なバッテリーセルが互いに機械的に、及び同時に、電気的に接続され、高出力、大容量電気を供給する構造に構築されたバッテリー装置の構造を包括的に意味する。従って、バッテリーモジュール自体が単一の装置または大型装置の一部を構成することができる。例えば、複数の小型バッテリーモジュールを互いに接続し、大型バッテリーモジュールを構成する。
【００３７】
バッテリーモジュールは、複数の充電及び放電可能な板形状バッテリーセルを包含することができる。本明細書では、用語「板形状」は、長さ対幅の比が比較的大きい長方形平行六面体の形状を意味する。
【００３８】
バッテリーセルは、二次バッテリー、例えばニッケル金属水素化物二次バッテリーまたはリチウム二次バッテリー、でよい。特に、リチウム二次バッテリーは、エネルギー密度及び放電電圧が高いので、リチウム二次バッテリーを使用するのが好ましい。その形状に基づき、バッテリーモジュールを構成する充電及び放電可能な単位電池として、プリズム形バッテリーまたは小袋形バッテリーを使用するのが好ましい。より好ましくは、バッテリーモジュールの単位電池として小袋形バッテリーを使用する。
【００３９】
本発明の中型または大型バッテリーパックは、高出力及び大容量を与えるために組み合わされる複数のバッテリーセルを充電及び放電する際に、それらのバッテリーセルから発生する高温の熱により安全性が大きく低下することがある、電気自動車またはハイブリッド電気自動車用の電源として使用するのが好ましい。
【００４０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図1は、ビーズを有する従来のバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型または大型バッテリーパックを典型的に例示する断面図である。
【図２】図2は、図1に示す中型または大型バッテリーパックのバッテリーパックケースの外観を例示する透視図である。
【図３】図3は、図1に示す構造に製造された中型または大型バッテリーパックにおけるバッテリーセル間の、冷却剤フラックス分配の測定結果を示すグラフである。
【図４】図4は、本発明の好ましい実施態様によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型または大型バッテリーパックを典型的に例示する断面図である。
【図５】図5は、図4に示す構造に製造された中型または大型バッテリーパックにおけるバッテリーセル間の、冷却剤フラックス分配の測定結果を示すグラフである。
【図６】図6は、本発明の別の好ましい実施態様によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型または大型バッテリーパックを典型的に例示する断面図である。
【図７】図7は、図6に示す構造に製造された中型または大型バッテリーパックにおけるバッテリーセル間の、冷却剤フラックス分配の測定結果を示すグラフである。
【好ましい実施態様の詳細な説明】
【００４２】
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施態様を詳細に説明する。しかし、本発明の範囲は、例示する実施態様に限定されるものではない。
【００４３】
図4は、本発明の好ましい実施態様によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型または大型バッテリーパックを典型的に例示する断面図である。
【００４４】
図4に関して、中型または大型バッテリーパックは、複数の板形状バッテリーセル210が互いに電気的及び機械的に接続される構造に構築されたバッテリーモジュール200、及びバッテリーモジュール200が取り付けられているバッテリーパックケース100を包含する。
【００４５】
バッテリーパックケース100は、バッテリーパックケース100の、バッテリーセル210の積み重ね方向における長さが、バッテリーパックケース100の、バッテリーセル210の横方向bにおける長さより大きい構造に構築されている。バッテリーパックケース100は、冷却剤がバッテリーモジュール200の片側から反対側に、バッテリーセルの積み重ね方向に対して直角の方向に流れることができるように配置された冷却剤入口及び冷却剤出口を有する。
【００４６】
バッテリーモジュール200の各バッテリーセル210間に小さな隙間が限定されており、それらの隙間を通して冷却剤が流れることができる。従って、冷却剤入口を通して導入された冷却剤は、これらの隙間を通って流れる。この時、バッテリーセル210から発生した熱が冷却剤により除去される。その後、冷却剤は、冷却剤出口を通して排出される。
【００４７】
この実施態様におけるバッテリーパックケース100は、バッテリーパックケース100の、冷却剤入口に隣接する予め決められた区域sにビーズ110が形成されていないという点で、図1に示すバッテリーパックケース10とは異なっている。ビーズ110がバッテリーパックケース100の区域sに形成されていないので、冷却剤フラックスの分配一様性がさらに改良される。
【００４８】
これに関して、図5は、図4に示す構造に製造された中型または大型バッテリーパックにおけるバッテリーセル間の、冷却剤フラックス分配の測定結果を示すグラフである。具体的には、図1の中型または大型バッテリーパックにおける冷却剤フラックス分配の測定結果X及び図4の中型または大型バッテリーパックにおける冷却剤フラックス分配の測定結果Yの両方を図5に示す。
【００４９】
Yの冷却剤フラックス差yをXの冷却剤フラックスxと比較すると、冷却剤の、冷却剤入口に隣接するバッテリーセルにおける流れはビーズにより妨害されず、Yの冷却剤フラックス差yは、Xの冷却剤フラックス差xより小さく、従って、冷却剤フラックスの分配一様性が改良されている。
【００５０】
図6は、本発明の別の好ましい実施態様によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型または大型バッテリーパックを典型的に例示する断面図である。
【００５１】
図6に関して、バッテリーパックケース100aは、バッテリーパックケース100aの、バッテリーセルの積み重ね方向における長さが、バッテリーパックケース100aの、バッテリーセルの横方向bにおける長さより大きい構造に構築されており、ビーズ110aは、ビーズ110aがバッテリーセルの横方向bに対して平行に配置されるようにバッテリーパックケース100aに形成され、入口ダクト120aの、冷却剤入口に隣接する予め決められた区域におけるビーズ110aの内側高さが冷却剤入口に向かって次第に減少する(h１＜h２＜h３)。このビーズ構造は、冷却剤フラックスの分配一様性をさらに改良する。
【００５２】
これに関して、図7は、図6に示す構造に製造された中型または大型バッテリーパックにおけるバッテリーセル間の、冷却剤フラックス分配の測定結果を示すグラフである。具体的には、図1の中型または大型バッテリーパックにおける冷却剤フラックス分配の測定結果X及び図6の中型または大型バッテリーパックにおける冷却剤フラックス分配の測定結果Zの両方を図7に示す。
【００５３】
Zの冷却剤フラックス差ｚをXの冷却剤フラックスxと比較すると、冷却剤の、冷却剤入口に隣接するバッテリーセルにおける流れのビーズによる妨害は、冷却剤の圧力が比較的高い冷却剤入口区域で、ビーズの内側高さが冷却剤入口に向かって次第に減少する構造により、少なくなっており、それによって、Zの冷却剤フラックス差ｚは、Xの冷却剤フラックス差xより小さく、従って、冷却剤フラックスの分配一様性が、図6に示すバッテリーパックケースの構造的により改良されている。
【００５４】
図5に示すYの冷却剤フラックス差y及び図7に示すZの冷却剤フラックス差ｚは、冷却剤フラックス差が、冷却剤入口に近い位置で、冷却剤入口から遠い位置におけるよりも、大きいことを示している。従って、前に説明したように、冷却剤入口の断面積が冷却剤出口の断面積より小さくなるように、冷却剤入口の断面積を低下させることにより、距離の差に応じて冷却剤フラックス差間の変動範囲をさらに小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
上記の説明から明らかなように、本発明の中型または大型バッテリーパックケースは、外部の力に対するその構造的安定性の低下を最少に抑えながら、冷却剤フラックスの分配一様性を改良することができる。従って、本発明の中型または大型バッテリーパックケースには、バッテリーセル間に蓄積する熱を効果的に除去し、従って、バッテリーセルの性能及び寿命を大きく改良する効果がある。
【００５６】
本発明の好ましい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。
【図１】
2010515219.tif 000003
【図２】
2010515219.tif 000004
【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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【国際調査報告】
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