(57)【要約】  本発明は、充放電が可能な電池セルまたは単位モジュール（‘単位セル’）を含む複数個の電池モジュールをパックケースに内蔵している電池パックであって、前記単位セルの２つ以上が一つの電池モジュールを構成し；前記電池モジュールの２つ以上が電池パックの長手方向に配列されて一つの電池モジュール群を構成し；２個の電池モジュール群が、これらの間に冷媒排出部が形成されるように離隔した状態で電池パックの幅方向に配列されており；電池モジュールにおいて前記冷媒排出部に対向する位置のパックケースの部位には、電池モジュール毎に冷媒流入口が独立して位置し；前記冷媒流入口毎に流入した冷媒が、それぞれの電池モジュールを通過しながら単位セルを冷却させた後に共に排出され得るように、電池パックの長手方向においてパックケースの前面または後面に一つの冷媒排出口が形成されている電池パックを提供する。
2015509278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電が可能な電池セルまたは単位モジュール（‘単位セル’）を含む複数個の電池モジュールをパックケースに内蔵している電池パックであって、
前記単位セルの２つ以上が一つの電池モジュールを構成し、
前記電池モジュールの２つ以上が電池パックの長手方向に配列されて一つの電池モジュール群を構成し、
２個の電池モジュール群が、これらの間に冷媒排出部が形成されるように離隔した状態で電池パックの幅方向に配列されており、
電池モジュールにおいて前記冷媒排出部に対向する位置のパックケースの部位には、電池モジュール毎に冷媒流入口が独立して位置し、
前記冷媒流入口毎に流入した冷媒が、それぞれの電池モジュールを通過しながら単位セルを冷却させた後に共に排出され得るように、電池パックの長手方向においてパックケースの前面または後面に一つの冷媒排出口が形成されていることを特徴とする、電池パック。
【請求項２】
前記冷媒流入口は、複数の貫通口またはスリット構造でパックケース上に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記パックケースは、電池モジュールを搭載している下部ケースと、下部ケースの上面を覆っている上部ケースとからなることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項４】
前記冷媒流入口が形成されているパックケースと電池モジュールとの間は、冷媒流入口を介して流入した冷媒が分散されて電池モジュールに流入する冷媒流動区間の形成のために、互いに離隔していることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項５】
前記電池モジュール群におけるそれぞれの電池モジュールは同一の幅を有しており、冷媒排出口に隣接した電池モジュールよりも冷媒排出口から離隔した電池モジュールにおいて、電池モジュールに流入する冷媒の流速または流量が相対的に大きく設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項６】
前記冷媒の流速または流量は、電池モジュール群において電池モジュールの長手方向の配列に沿って線形的に増加するように設定されていることを特徴とする、請求項５に記載の電池パック。
【請求項７】
前記電池モジュール群におけるそれぞれの電池モジュールに流入する冷媒の流速または流量が同一であるように設定されており、前記電池モジュールは、冷媒排出口に隣接した電池モジュールよりも冷媒排出口から離隔した電池モジュールにおいて、冷媒が通過する電池モジュールの幅が相対的に小さく設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項８】
前記電池モジュールの幅は、電池モジュール群において電池モジュールの長手方向の配列に沿って線形的に減少するように設定されていることを特徴とする、請求項７に記載の電池パック。
【請求項９】
前記冷媒排出部の幅は、前記電池パックの幅を基準として５〜５０％の大きさを有していることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１０】
それぞれの電池モジュールにおいて冷媒流路は、冷媒排出口を基準として“Ｌ”字状の冷媒流路を形成することを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１１】
前記冷媒流入口及び／または冷媒排出口には、冷媒の流動駆動力を提供できるように駆動ファンがさらに装着されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１２】
前記冷媒流入口及び／または冷媒排出口は、空調システムと接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１３】
前記電池パックは、冷媒排出部を基準として左右対称の構造となっていることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１４】
前記単位セルは、単位セルの厚さを基準として５〜５０％の大きさで互いに離隔していることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１５】
前記電池モジュール群におけるそれぞれの電池モジュールは同一の幅を有しており、冷媒排出口に隣接した冷媒流入口及び冷媒排出口から離隔した冷媒流入口の幅が同一に設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１６】
前記冷媒流入口は、それぞれの電池モジュールで冷媒排出口の対向側方向においてパックケース上に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１７】
前記冷媒流入口は、それぞれの電池モジュールで電池モジュールの水平軸を基準に冷媒排出口の対向側方向においてパックケース上に形成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の電池パック。
【請求項１８】
前記冷媒流入口は、それぞれの電池モジュールにおいて冷媒排出口の対向側方向に電池モジュールの角に対応するパックケース上に形成されていることを特徴とする、請求項１７に記載の電池パック。
【請求項１９】
充放電が可能な電池セルまたは単位モジュール（‘単位セル’）を含む複数個の電池モジュールをパックケースに内蔵している電池パックであって、
前記単位セルの一つ以上が一つの電池モジュールを構成し、
前記電池モジュールの２つ以上が電池パックの長手方向に配列されて一つの電池モジュール群を構成し、
２個の電池モジュール群が、冷媒排出部を中心に対称的に配列されており、
電池モジュールにおいて前記冷媒排出部に対向する位置のパックケースの部位には、電池モジュール毎に冷媒流入口が独立して位置し、
前記冷媒流入口が形成されているパックケースと電池モジュールとの間は、冷媒流入口を介して流入した冷媒が分散されて電池モジュールに流入する冷媒流動区間の形成のために、互いに離隔しており、
前記冷媒流入口毎に流入した冷媒が、それぞれの電池モジュールを通過しながら単位セルを冷却した後、冷媒排出部を経由して外部に排出され得るように、電池パックの長手方向においてパックケースの前面または後面に一つの冷媒排出口が形成されていることを特徴とする、電池パック。
【請求項２０】
前記冷媒は空気であることを特徴とする、請求項１又は１９に記載の電池パック。
【請求項２１】
前記電池パックは、電力貯蔵装置のラックに引き出し型パッケージング方式で装着されることを特徴とする、請求項１又は１９に記載の電池パック。
【請求項２２】
請求項１又は１９に記載の電池パックを電源として使用することを特徴とする電気自動車、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、及び電力貯蔵装置から選択されるデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な空冷式構造の電池パックに係り、具体的には、充放電が可能な電池セルまたは単位モジュール（‘単位セル’）を含む複数個の電池モジュールをパックケースに内蔵している電池パックであって、前記単位セルの２つ以上が一つの電池モジュールを構成し；前記電池モジュールの２つ以上が電池パックの長手方向に配列されて一つの電池モジュール群を構成し；２個の電池モジュール群が、これらの間に冷媒排出部が形成されるように離隔した状態で電池パックの幅方向に配列されており；電池モジュールにおいて前記冷媒排出部に対向する位置のパックケースの部位には、電池モジュール毎に冷媒流入口が独立して位置し；前記冷媒流入口毎に流入した冷媒が、それぞれの電池モジュールを通過しながら単位セルを冷却させた後に共に排出され得るように、電池パックの長手方向においてパックケースの前面または後面に一つの冷媒排出口が形成されている構造の電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、充放電が可能な二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広範囲に使用されている。また、二次電池は、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）などの動力源としても注目されている。
【０００３】
小型モバイル機器には、デバイス１台当たり一つ、または二つ又は三つ四つの電池セルが使用される一方、自動車などのような中大型デバイスには、高出力大容量の必要性によって、多数の電池セルを電気的に接続した中大型電池モジュールが使用される。
【０００４】
中大型電池モジュールは、可能な限り小さい大きさ及び重量で製造されることが好ましいので、高い集積度で充積することができ、容量に比べて重量の小さい角型電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に使用されている。特に、アルミニウムラミネートシートなどを外装部材として使用するパウチ型電池は、重量が小さく、製造コストが低く、形状の変形が容易であるという利点により、最近多くの関心を集めている。
【０００５】
中大型電池モジュールが、所定の装置ないしデバイスで要求される出力及び容量を提供するためには、複数の電池セルを直列または直列及び並列方式で電気的に接続しなければならず、外力に対して安定した構造を維持できなければならない。
【０００６】
また、中大型電池モジュールを構成する電池セルは、充放電が可能な二次電池で構成されているので、このような高出力大容量の二次電池は、充放電過程で多量の熱を発生させ、充放電過程で発生した単位電池の熱が効果的に除去されないと、熱蓄積が起こり、結果的に単位電池の劣化を促進し、場合によっては、発火または爆発の危険性も存在する。したがって、高出力大容量の電池である車両用電池パックには、それに内蔵されている電池セルを冷却させる冷却システムが必要である。
【０００７】
一方、電力貯蔵装置は、多数の電池パックをラックに引き出し型にパッケージングする方式が主に使用されている。引き出し型パッケージングは、一連の電池パックを垂直に積層して１個のラックに挿入する方式を意味する。このような電力貯蔵装置に含まれた電池パックの冷却システムを構成する場合、電池セルまたは単位モジュールの冷却のために電池モジュール内の流路を垂直方向に形成した状態で電池モジュールを配列すると、冷却のための流路の形成が難しいという問題がある。
【０００８】
すなわち、電池パックが上下に積層されなければならないため、電池パックの上部と下部に流路のための空間を別途に作ることができないため、引き出し型パッケージングのためには、電池モジュールを横にした状態で配置しないと、冷却だけでなく空間的に効率的な設計をすることができない。
【０００９】
また、一般に、電力貯蔵装置においては、高いエネルギー密度と電池の均一な寿命及び性能が要求されるので、電池パックの構成だけでなくラックの構成時にもコンパクトな設計が必要である。
【００１０】
空間活用のために、例えば、図１に示すように電池パック１００内部の電池モジュールの配置及び冷媒の流路の形成が可能である。しかし、流路方向に電池モジュールが配列されると、１列の電池モジュールには外部の空気が直ちに流入し、２列の電池モジュールには１列の電池から熱を吸収して暖められた空気が流入するため、１列と２列に位置した電池モジュールの冷却程度が異なるため、電池セルの寿命が短縮されるという問題がある。
【００１１】
したがって、このような問題点を根本的に解決することができる技術に対する必要性が高い実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記のような従来技術の問題点及び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】
本発明の目的は、２個の電池モジュール群が、これらの間に冷媒排出部が形成されるように離隔した状態で電池パックの幅方向に配列されることによって、列毎に発生する電池モジュールまたは単位セル間の温度偏差及び差圧を最小化して、電池モジュールまたは単位セルの性能の低下を抑制し、冷却効率性が向上した電池パックを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するための本発明に係る電池パックは、充放電が可能な電池セルまたは単位モジュール（‘単位セル’）を含む複数個の電池モジュールをパックケースに内蔵している電池パックであって、
【００１５】
前記単位セルの２つ以上が一つの電池モジュールを構成し；
前記電池モジュールの２つ以上が電池パックの長手方向に配列されて一つの電池モジュール群を構成し；
２個の電池モジュール群が、これらの間に冷媒排出部が形成されるように離隔した状態で電池パックの幅方向に配列されており；
電池モジュールにおいて前記冷媒排出部に対向する位置のパックケースの部位には、電池モジュール毎に冷媒流入口が独立して位置し；
前記冷媒流入口毎に流入した冷媒が、それぞれの電池モジュールを通過しながら単位セルを冷却させた後に共に排出され得るように、電池パックの長手方向においてパックケースの前面または後面に一つの冷媒排出口が形成されている構造となっている。
【００１６】
したがって、本発明に係る電池パックは、２個の電池モジュール群が、これらの間に冷媒排出部が形成されるように離隔した状態で電池パックの幅方向に配列されているので、パックケースの上部または下部に冷媒排出部を形成しなくてもよいので、上下方向にコンパクトに構成することができる。
【００１７】
また、本発明に係る電池パックは、電池モジュールにおいて前記冷媒排出部に対向する位置のパックケースの部位には、電池モジュール毎に冷媒流入口が独立して位置しているので、冷媒が通過する長さと流速が半分に減少して、流動方向の電池モジュールで生じる温度偏差及び差圧を減少させることができる。
【００１８】
一つの具体的な例において、前記冷媒流入口は、複数の貫通口またはスリット構造でパックケース上に形成されている構造であってもよく、この場合、別途の冷媒流入のための空間を必要としないという長所がある。また、前記構造の冷媒流入口は、一度に多量の冷媒を外部から流入することができる。
【００１９】
前記パックケースは、電池モジュールを容易に内蔵することができる構造であれば特に制限されないが、例えば、電池モジュールを搭載している下部ケースと、下部ケースの上面を覆っている上部ケースとからなることができる。
【００２０】
更に他の具体的な例において、前記冷媒流入口が形成されているパックケースと電池モジュールとの間は、冷媒流入口を介して流入した冷媒が分散されて電池モジュールに流入する冷媒流動区間の形成のために、互いに離隔させることができる。したがって、前記冷媒は、冷媒流動空間によって分散されながら、電池モジュールの冷却を行うように流動するので、均一な冷却を達成することができる構造からなることができる。
【００２１】
一方、それぞれの電池モジュールを均一に冷却できるように、様々な構造を考慮することができる。
【００２２】
一つの例として、前記電池モジュール群におけるそれぞれの電池モジュールは同一の幅を有しており、冷媒排出口に隣接した電池モジュールよりも冷媒排出口から離隔した電池モジュールにおいて、電池モジュールに流入する冷媒の流速または流量が相対的に大きく設定されている構造とすることができる。
【００２３】
具体的には、前記冷媒の流速または流量は、電池モジュール群における電池モジュールの長手方向の配列に沿って線形的に増加するように設定されているので、電池モジュールの冷却を全体的に均一にすることができる。
【００２４】
更に他の例として、前記電池モジュール群におけるそれぞれの電池モジュールに流入する冷媒の流速または流量が同一であるように設定されており、前記電池モジュールは、冷媒排出口に隣接した電池モジュールよりも冷媒排出口から離隔した電池モジュールにおいて、冷媒が通過する電池モジュールの幅が相対的に小さく設定されている構造とすることができる。
【００２５】
具体的には、前記電池モジュールの幅は、電池モジュール群における電池モジュールの長手方向の配列に沿って線形的に減少するように設定されているので、電池モジュールの冷却を全体的に均一にすることができる。
【００２６】
前記冷媒排出部の幅は、前記電池パックの幅を基準として５〜５０％の大きさを有していてもよい。
【００２７】
具体的に、冷媒排出部の幅が電池パックの幅を基準として５％の大きさよりも小さい場合、所望の冷媒の均一性を達成することができず、冷媒排出部の幅が電池パックの幅を基準として５０％の大きさよりも大きい場合、全体的な電池パックの大きさが増加するため好ましくない。
【００２８】
一方、それぞれの電池モジュールにおいて冷媒流路は、冷媒排出口を基準に“Ｌ”字状の冷媒流路を形成する構造とすることができる。
【００２９】
場合によっては、前記冷媒流入口及び／または冷媒排出口には、冷媒流入口から流入した冷媒が電池モジュールを貫通した後、迅速且つ円滑に冷媒排出口に移動して電池パックの外部に排出され得るように、好ましくは、冷媒の流動駆動力を提供することができる駆動ファンがさらに装着されていてもよい。
【００３０】
更に他の具体的な例において、前記冷媒流入口及び／または冷媒排出口は、空調システムと接続されている構造とすることができる。
【００３１】
具体的に、前記冷媒流入口は、冷却された低温の空気が流入することができるように、車両のエアコンシステムのような空調システムと接続されている構造となっているので、前記空調システムから流入した低温の空気を用いて、より効果的に単位セルを冷却させることができる。
【００３２】
また、冷媒排出口の大きさが、従来の電池パックの構造と比較して小さいので、空調システムと接続する際に、空調システムの構成の面で材料の節減効果がある。
【００３３】
一方、本発明に係る電池パックは、冷却の効率性が特に問題となる構造、すなわち、電池パックの長さが幅よりも１．１倍以上である構造において好ましく、１．２倍〜６倍の大きさである場合にさらに好ましい。
【００３４】
前記電池パックは、冷媒の均一な流動のために、好ましくは、冷媒排出部を基準として左右対称の構造とすることができる。したがって、従来の冷媒流路と比較して流路の長さを大幅に減少させることができるので、非常に好ましい。
【００３５】
前記電池モジュールは、例えば、８〜２４個の単位セルからなることができる。
【００３６】
参考として、本明細書で用いられる用語、“電池モジュール”は、２つまたはそれ以上の充放電が可能な電池セルまたは単位モジュールを機械的に締結し、同時に電気的に接続して高出力大容量の電気を提供することができる電池システムの構造を包括的に意味するので、それ自体で一つの装置を構成するか、または大型装置の一部を構成する場合を全て含む。例えば、小型電池モジュールを多数個接続した大型電池モジュールの構成も可能であり、少数の電池セルを接続した単位モジュールを多数個接続した構成も可能である。
【００３７】
前記単位セルは、冷媒が単位セルの間を通過しながら単位セルを効果的に冷却することができるように、単位セルの厚さを基準として５〜５０％の大きさで互いに離隔している構造とすることができる。
【００３８】
例えば、単位セル間の離隔空間が、単位セルの厚さを基準として５％の大きさ未満である場合、所望の冷媒の冷却効果を得ることが難しく、５０％の大きさを超える場合、複数個の単位セルで構成された電池モジュールの大きさが全体的に大きくなるため好ましくない。
【００３９】
一方、前記単位モジュールは、例えば、電極端子が上端及び下端にそれぞれ形成されている板状の電池セルが直列に相互接続されている構造であって、前記電極端子が直列に相互接続されている２つまたはそれ以上の電池セル、及び前記電極端子部位を除いて前記電池セルの外面を覆うように互いに結合される一対の高強度のセルカバーを含む構造で構成することができる。
【００４０】
前記電池セルは、電池モジュールの構成のために充積された時に全体の大きさを最小化することができるように、薄い厚さ及び相対的に広い幅及び長さを有する板状の電池セルである。そのような好ましい例としては、樹脂層と金属層を含むラミネートシートの電池ケースに電極組立体が内蔵されており、上下両端部に電極端子が突出している構造の二次電池を挙げることができ、具体的に、アルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに電極組立体が内蔵されている構造であってもよい。このような構造の二次電池を、‘パウチ型電池セル’とも称する。
【００４１】
前記電池セルは、二次電池であって、代表的にニッケル水素二次電池、リチウム二次電池などを挙げることができ、その中でも、エネルギー密度が高く、放電電圧が大きいリチウム二次電池が特に好ましい。
【００４２】
また、本発明は、充放電が可能な電池セルまたは単位モジュール（‘単位セル’）を含む複数個の電池モジュールをパックケースに内蔵している電池パックであって、
前記単位セルの一つ以上が一つの電池モジュールを構成し；
前記電池モジュールの２つ以上が電池パックの長手方向に配列されて一つの電池モジュール群を構成し；
２個の電池モジュール群が、冷媒排出部を中心に対称的に配列されており、
電池モジュールにおいて前記冷媒排出部に対向する位置のパックケースの部位には、電池モジュール毎に冷媒流入口が独立して位置し；
前記冷媒流入口が形成されているパックケースと電池モジュールとの間は、冷媒流入口を介して流入した冷媒が分散されて電池モジュールに流入する冷媒流動区間の形成のために、互いに離隔しており；
前記冷媒流入口毎に流入した冷媒が、それぞれの電池モジュールを通過しながら単位セルを冷却した後、冷媒排出部を経由して外部に排出され得るように、電池パックの長手方向においてパックケースの前面または後面に一つの冷媒排出口が形成されていることを特徴とする電池パックを提供する。
【００４３】
このような構造の電池パックは、パックケースと電池モジュールとの間に冷媒が分散することができる冷媒流動区間が形成されるように離隔した状態で配列されているので、冷媒流入口と電池モジュールとの間を密閉させる工程を省略できるだけでなく、冷媒流入口を同一の大きさに形成することができるので、電池パックをコンパクトに構成し、電池パックの製造コストを減少させることができる。
【００４４】
具体的に、前記流動区間を介して冷媒排出口に隣接した冷媒流入口に流入した冷媒が、冷媒排出口から離隔した電池モジュールの方向に分散されて、冷媒排出口から離隔した電池モジュールを冷却させる効果を発揮し、結果的に、電池モジュールの均一な冷却が可能である。
【００４５】
また、本発明に係る電池パックは、電池モジュールにおいて前記冷媒排出部に対向する位置のパックケースの部位に、電池モジュール毎に冷媒流入口が独立して位置しているので、冷媒が通過する長さ及び流速が半分に減少して、流動方向の電池モジュールで生じる温度偏差と差圧を減少させることができる。
【００４６】
一方、それぞれの電池モジュールを均一に冷却できるように、様々な構造を考慮することができる。
【００４７】
一つの例として、前記電池モジュール群におけるそれぞれの電池モジュールは、同一の幅を有しており、冷媒排出口に隣接した冷媒流入口及び冷媒排出口から離隔した冷媒流入口の幅が同一に設定されている構造とすることができる。
【００４８】
更に他の例として、前記冷媒流入口は、それぞれの電池モジュールで冷媒排出口の対向側方向においてパックケース上に形成されている構造であってもよく、それぞれの電池モジュールで電池モジュールの水平軸を基準に冷媒排出口の対向側方向においてパックケース上に形成されている構造であってもよい。
【００４９】
好ましくは、前記冷媒流入口は、それぞれの電池モジュールにおいて冷媒排出口の対向側方向に電池モジュールの角に対応するパックケース上に形成されているので、電池モジュールの冷却を全体的に均一にすることができる。
【００５０】
一つの具体的な例として、前記冷媒流入口の幅は、電池モジュールの長さを基準として５〜５０％の大きさを有していてもよい。上述したように、冷媒流入口が複数の貫通口または複数のスリット構造である場合、前記流入口の幅は、これら貫通口またはスリットの幅方向の合計で算定する。このような冷媒流入口が、電池モジュールの長さを基準として５％の大きさよりも小さい場合、電池モジュールを冷却させるのに十分な冷媒が流れることができず、５０％の大きさよりも大きい場合、電池パックの均一な冷却を達成することができないため好ましくない。
【００５１】
前記冷媒流動区間の幅は、電池モジュールの幅を基準として、好ましくは１〜２０％の大きさを有することができる。
【００５２】
具体的に、冷媒流動区間が電池モジュールの幅を基準として１％の大きさよりも小さいか、または２０％の大きさよりも大きい場合、冷媒排出口に隣接した冷媒流入口に流入した冷媒が、冷媒流入口から離隔した電池モジュールに効果的に分散されないため好ましくない。
【００５３】
前記冷媒排出口に隣接した冷媒流入口に流入する冷媒の流速または流量が、前記冷媒排出口から離隔した冷媒流入口に流入する冷媒の流速または流量よりも相対的に大きいが、前記冷媒排出口に隣接した電池モジュールと前記冷媒排出口から離隔した電池モジュールを通過して排出される流速または流量が同一であり得る。したがって、電池モジュールの効率的な冷却が可能である。
【００５４】
一方、前記冷媒は、例えば、空気であってもよいが、これに限定されないことは勿論である。
【００５５】
前記電池パックは、例えば、電力貯蔵装置のラック（ｒａｃｋ）に引き出し型パッケージング方式で装着される構造であってもよい。
【００５６】
本発明はまた、前記電池パックを電源として使用することを特徴とする電気自動車、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、または電力貯蔵装置などのデバイスを提供する。
【００５７】
特に、前記電池パックを電源として使用する電気自動車、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の場合、前記電池パックが車両のトランクに装着される構造がより好ましい。
【００５８】
電池パックを電源として使用する電気自動車、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、電力貯蔵装置などは、当業界において公知であるので、それについての詳細な説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来技術に係る電池パックの平面図である。
【図２】本発明の一つの実施例に係る電池パックの平面図である。
【図３】図２の斜視図である。
【図４】本発明の更に他の実施例に係る電池パックの斜視図である。
【図５】本発明の更に他の実施例に係る電池パックの平面図である。
【図６】本発明の更に他の実施例に係る電池パックの平面図である。
【図７】本発明の更に他の実施例に係る電池パックの平面図である。
【図８】図７の斜視図である。
【図９】パウチ型電池セルの斜視図である。
【図１０】単位モジュールの構成のために図９の電池セルが装着されるセルカバーの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、本発明の実施例に係る図面を参照して本発明をさらに詳述するが、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。
【００６１】
図２には、本発明の一つの実施例に係る電池パックの平面図が模式的に示されており、図３には、図２の斜視図が模式的に示されている。
【００６２】
これらの図面を参照すると、電池パック１００ａは、２個の電池モジュールが電池パック１００ａの長さ（Ｌ）方向に配列された２個の電池モジュール群１１０，１２０を、パックケース１５０に内蔵している。
【００６３】
また、２個の電池モジュール群１１０，１２０は、これらの間に冷媒排出部１４０が形成されるように離隔した状態で電池パック１００ａの幅（Ｗ）方向に配列されており、電池モジュールにおいて冷媒排出部１４０に対向する位置のパックケース１５０の部位には、電池モジュール毎に冷媒流入口１６０が独立して位置している。
【００６４】
さらに、電池パック１００ａの長さ（Ｌ）方向においてパックケース１５０の前面に一つの冷媒排出口１３０が形成されているので、冷媒流入口１６０毎に流入した冷媒が、それぞれの電池モジュールを通過しながら単位セルを冷却させた後に共に外部に排出される。
【００６５】
冷媒流入口１６０は、複数の貫通口の構造でパックケース１５０上に形成されており、冷媒排出部１４０の幅Ｗは、電池パック１００ａの幅Ｗを基準として約２０％の大きさを有している。
【００６６】
また、それぞれの電池モジュールにおいて、冷媒流路１４２，１４４は、冷媒排出口１３０を基準として“Ｌ”字状の冷媒流路を形成しており、電池パック１００ａは、長さＬが幅Ｗの１．３倍である構造となっている。
【００６７】
一方、電池パック１００ａは、冷媒排出部１４０を基準として左右対称の構造となっている。
【００６８】
図４には、本発明の更に他の実施例に係る電池パックの斜視図が模式的に示されている。
【００６９】
図４を参照すると、パックケースは、電池モジュールを搭載している下部ケース１５０と、下部ケース１５０の上面を覆っている上部ケース１７０とからなる点を除いては、図３の構造と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００７０】
図５及び図７には、本発明の更に他の実施例に係る電池パックの平面図が模式的に示されている。
【００７１】
まず、図５を参照すると、電池パック１００ｃは、電池モジュール群１１０ｃ，１２０ｃにおけるそれぞれの電池モジュールは同一の幅を有しており、冷媒排出口１３０ｃに隣接した電池モジュール１０１ｃよりも冷媒排出口１３０ｃから離隔した電池モジュール１０２ｃにおいて、電池モジュールに流入する冷媒の流速が相対的に大きく設定されている。
【００７２】
具体的に、冷媒の流速は、それぞれの電池モジュール群１１０ｃ，１２０ｃにおける電池モジュールの長手方向（ａ）の配列に沿って線形的に増加するように設定されている。
【００７３】
次に、図６を参照すると、電池パック１００ｄは、電池モジュール群１１０ｄ，１２０ｄにおけるそれぞれの電池モジュールに流入する冷媒の流速が同一であるように設定されており、電池モジュールは、冷媒排出口１３０ｄに隣接した電池モジュール１０１ｄよりも冷媒排出口１３０ｄから離隔した電池モジュール１０２ｄにおいて、冷媒が通過する電池モジュールの幅が相対的に小さく設定されている。
【００７４】
具体的に、電池モジュールの幅は、それぞれの電池モジュール群１１０ｄ，１２０ｄにおける電池モジュールの長手方向（ｂ）の配列に沿って線形的に減少するように設定されている。
【００７５】
図７を、図７の斜視図である図８と共に参照すると、電池パック１００ｅは、それぞれ２個ずつの電池モジュールが電池パック１００ｅの長さ（Ｌ）方向に配列された２個の電池モジュール群１１０ｅ，１２０ｅを、パックケース１５０ｅに内蔵している。例えば、電池モジュール群１１０ｅは、２個の電池モジュール１０１ｅ，１０２ｅが電池パック１００ｅの長さ（Ｌ）方向に配列されている構造となっており、それぞれの電池モジュール１０１ｅ，１０２ｅは、同一の幅を有している。
【００７６】
また、冷媒流動区間Ａが形成されるように、２個の電池モジュール群１１０ｅ，１２０ｅはパックケース１５０ｅと離隔した状態で配列されており、電池モジュールにおいて冷媒排出部１４０ｅに対向する位置のパックケース１５０ｅの部位には、電池モジュール毎に冷媒流入口１６０ｅ，１６２ｅが独立して位置している。
【００７７】
電池パック１００ｅの長さ（Ｌ）方向においてパックケース１５０ｅの前面に一つの冷媒排出口１３０ｅが形成されているので、冷媒流入口１６０ｅ，１６２ｅ毎に流入した冷媒が、それぞれの電池モジュール１０１ｅ，１０２ｅを通過しながら単位セルを冷却させた後に共に外部に排出される。
【００７８】
特に、パックケース１５０ｅと電池モジュール１０１ｅ，１０２ｅとの間には、冷媒流入口１６０ｅ，１６２ｅを介して流入した冷媒が分散されて電池モジュール１０１ｅ，１０２ｅに流入する冷媒流動区間Ａが形成されている。したがって、冷媒排出口１３０ｅに隣接した冷媒流入口１６２ｅに流入した冷媒１４４ｅの一部１４６ｅが分散されながら、冷媒排出口１３０ｅから離隔した電池モジュール１０１ｅを冷却させる。これと反対に、冷媒排出口１３０ｅから離隔した冷媒流入口１６０ｅに流入した冷媒の一部が分散されながら、冷媒排出口１３０ｅに隣接した電池モジュール１０２ｅを冷却させることもある。結果的に、冷媒排出口１３０ｅに隣接した冷媒流入口１６２ｅを介して流入する流量１４４ｅが、冷媒排出１３０ｅから離隔した冷媒流入口１６０ｅから流入する流量１４２ｅよりも相対的に多いにもかかわらず、それぞれの電池モジュール１０１ｅ，１０２ｅを通過して排出される流量はほぼ同一である。
【００７９】
冷媒流入口１６０ｅ，１６２ｅは、複数の貫通口の構造でパックケース１５０ｅ上に形成されており、例えば、それぞれの電池モジュール群１１０ｅ，１２０ｅの角に対応するパックケース上に形成されている。
【００８０】
また、前記冷媒流入口１６０ｅ，１６２ｅは、電池モジュール１０１ｅの水平軸Ｂを基準に冷媒排出口１３０ｅの対向側方向においてパックケース１５０ｅ上に形成されている。
【００８１】
それぞれの冷媒流入口１６０ｅの幅は、貫通口の幅方向の合計がモジュールの長さを基準に約２０％の大きさを有しており、冷媒排出部１４０ｅの幅Ｗは、電池パック１００ｅの幅Ｗを基準に約２０％の大きさを有している。
【００８２】
それぞれの電池モジュールにおいて冷媒流路１４２ｅ，１４４ｅは、冷媒排出口１３０ｅを基準に“Ｌ”字状の冷媒流路を形成しており、電池パック１００ｂは、長さＬが幅Ｗの約１．３倍である構造となっている。
【００８３】
一方、電池モジュール群１１０ｅ，１２０ｅは、冷媒排出部１４０ｅを基準として左右対称の構造となっている。
【００８４】
図９には、パウチ型電池セルの斜視図が模式的に示されている。
【００８５】
図９を参照すると、パウチ型電池５０は、２つの電極リード５１，５２が互いに対向して電池本体５３の上端部及び下端部にそれぞれ突出している構造となっている。外装部材５４は、上下２単位からなっており、その内面に形成されている収納部に電極組立体（図示せず）を装着した状態で、相互接触部位である両側面５５、上端部及び下端部５６，５７を接着させることによって、電池５０が製造される。
【００８６】
外装部材５４は、樹脂層／金属箔層／樹脂層のラミネート構造となっており、互いに接する両側面５５、上端部及び下端部５６，５７に熱と圧力を加えて、樹脂層を相互融着させることによって接着させることができ、場合によっては、接着剤を使用して接着させてもよい。両側面５５は、上下の外装部材５４の同一の樹脂層が直接接するので、溶融により均一な封止が可能である。一方、上端部５６と下端部５７には電極リード５１，５２が突出しているので、電極リード５１，５２の厚さ及び外装部材５４の素材との異質性を考慮して封止性を高めるように、電極リード５１，５２との間にフィルム状のシーリング部材５８を介在した状態で熱融着させる。
【００８７】
図１０には、単位モジュールの構成のために図９の電池セルが装着されるセルカバーの斜視図が模式的に示されている。
【００８８】
図１０を参照すると、セルカバー５００は、図５に示すようなパウチ型電池セル（図示せず）を２個内蔵し、それの機械的剛性を補完するだけでなく、モジュールケース（図示せず）に対する装着を容易にする役割を果たす。２個の電池セルは、それの一側電極端子が直列に接続された後、折り曲げられて相互密着された構造でセルカバー５００の内部に装着される。
【００８９】
セルカバー５００は、相互結合方式の一対の部材５１０，５２０で構成されており、高強度の金属板材からなっている。セルカバー５００の左右両端に隣接する外面には、モジュールの固定を容易にするための段差５３０が形成されており、上端と下端にもまた同一の役割をする段差５４０が形成されている。また、セルカバー５００の上端と下端には、幅方向に固定部５５０が形成されているので、モジュールケース（図示せず）に対する装着を容易にする。
【００９０】
以上、本発明の実施例に係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及び変形を行うことが可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上で説明したように、本発明に係る電池パックは、２個の電池モジュール群が、これらの間に冷媒排出部が形成されるように離隔した状態で電池パックの幅方向に配列されているので、パックケースの上部または下部に冷媒排出部を形成しなくてもよいので、上下方向にコンパクトに構成することができる。
【００９２】
また、本発明に係る電池パックは、電池モジュールにおいて冷媒排出部に対向する位置のパックケースの部位には、電池モジュール毎に冷媒流入口が独立して位置しているので、冷媒が通過する長さ及び流速が半分に減少して、流動方向の電池モジュールで生じる温度偏差及び差圧を減少させることができる。
【００９３】
さらに、パックケースと電池モジュールとの間に冷媒が分散することができる冷媒流動区間が形成されるように離隔した状態で配列されている場合、冷媒流入口と電池モジュールとの間を密閉させる工程を省略できるだけでなく、冷媒流入口を同一の大きさに形成できるので、電池パックをコンパクトに構成し、電池パックの製造コストを減少させることができる。
【符号の説明】
【００９４】
５０  パウチ型電池
５１、５２  電極リード
５３  電池本体
５４  外装部材
５５  両側面
５６  上端部
５７  下端部
５８  シーリング部材
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ  電池パック
１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ  電池モジュール
１１０、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１２０、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ  電池モジュール群
１３０、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ  冷媒排出口
１４０、１４０ｅ  冷媒排出部
１４２、１４２ｅ、１４４、１４４ｅ  冷媒流路
１４６ｅ  冷媒の一部
１５０、１５０ｅ  パックケース
１６０、１６０ｅ、１６２ｅ  冷媒流入口
１７０  上部ケース
５００  セルカバー
５１０  部材
５２０  部材
５３０  段差
５４０  段差
５５０  固定部
【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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