特許 6124512 バッテリモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6124512

(24)【登録日】2017年4月14日

(45)【発行日】2017年5月10日

(54)【発明の名称】バッテリモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/613 20140101AFI20170424BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20170424BHJP

   H01M 10/6555 20140101ALI20170424BHJP

   H01M 10/6562 20140101ALI20170424BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20170424BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/613

   H01M10/647

   H01M10/6555

   H01M10/6562

   H01M2/10 E

【請求項の数】20

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-113214(P2012-113214)

(22)【出願日】2012年5月17日

(65)【公開番号】特開2013-38066(P2013-38066A)

(43)【公開日】2013年2月21日

【審査請求日】2015年4月20日

(31)【優先権主張番号】61/521,512

(32)【優先日】2011年8月9日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/335,230

(32)【優先日】2011年12月22日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】590002817

【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＳＤＩ Ｃｏ．， ＬＴＤ．

(73)【特許権者】

【識別番号】595041660

【氏名又は名称】ロベルト ボッシュ ゲー．エム．ベー．ハー．

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】金 明▲チュル▼

【審査官】 坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１１０８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１０４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１８６２６５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ １０／６４７

Ｈ０１Ｍ １０／６５５５

Ｈ０１Ｍ １０／６５６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板面が互いに対向するように配置された複数のバッテリセルと、
前記バッテリセル間に配置されかつこれらバッテリセルを互いに連結可能な少なくとも１つのバリアと、を含み、
前記バリアは、前記バリアを横切るように延びて、前記バッテリセルの互いに対向する板面に接触する複数の線形部材を含み、
前記線形部材は、一定の間隔をおいて互いに平行に配置されるとともに、中心に位置する前記線形部材については、隣接する線状部材間の通路幅が前記バリアのいずれかの側に向けて広くなる通路形状を有する中心開口部を形成することを特徴とするバッテリモジュール。

【請求項2】

前記中心開口部は、前記バリアの中央領域に行くほど狭くなり、前記中央領域から前記バリアの側面部に向かって広くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリモジュール。

【請求項3】

前記中心開口部は、前記線形部材の中央部と側部とで異なる間隔を形成し、前記線形部材間の間隔は、前記バリアの一側面に向かって次第に広くなるようにその間隔が増加することを特徴とする請求項１に記載のバッテリモジュール。

【請求項4】

前記線形部材間の間隔は、前記バリアの一側面から内側に行くほど次第に減少することを特徴とする請求項３に記載のバッテリモジュール。

【請求項5】

前記中心開口部は、前記バリアの一側面に向かうほど広くなる第１拡張領域としての第１傾斜部と、前記バリアの他側面部に向かうほど広くなる第２拡張領域としての第２傾斜部と、前記第１拡張領域と前記第２拡張領域との間の平坦部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリモジュール。

【請求項6】

前記第１傾斜部における前記線形部材間の間隔は、前記バリアの一側面に行くほど増加し、前記第２傾斜部における前記線形部材間の間隔は、前記バリアの他側面に行くほど増加し、前記平坦部における間隔は、一定に維持されることを特徴とする請求項５に記載のバッテリモジュール。

【請求項7】

前記中心開口部は、前記バリアの一側面に向かって広くなる拡張領域としての傾斜部と、前記バリアの他側面での狭い領域を含む平坦部とにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリモジュール。

【請求項8】

前記傾斜部における前記線形部材間の間隔は、前記バリアの一側面に向かって増加し、前記平坦部における前記線形部材間の間隔は、一定に維持されることを特徴とする請求項７に記載のバッテリモジュール。

【請求項9】

前記中心開口部は、前記バリアの他側面に向かって狭くなる前記線形部材により形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリモジュール。

【請求項10】

前記複数のバッテリセル及び前記少なくとも１つのバリアは、前記線形部材の形成方向に交差する第１方向に沿って交互に配置されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリモジュール。

【請求項11】

前記バリアは、前記少なくとも１つのバッテリセルと連接する複数の側壁を含み、前記側壁の１つは、前記バリアの一側面を形成することを特徴とする請求項１に記載のバッテリモジュール。

【請求項12】

前記複数のバッテリセル及び前記少なくとも１つのバリアは、第１方向に沿って交互に配置され、前記複数の側壁は、前記第１方向で前記複数のバッテリセルの一対のバッテリセルの間に延びることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリモジュール。

【請求項13】

前記複数のバッテリセル及び前記少なくとも１つのバリアは、第１方向に沿って交互に配置され、前記複数の側壁は、前記第１方向で前記複数のバッテリセルのいずれか１つに向かって延びることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリモジュール。

【請求項14】

前記複数の側壁のいずれか１つは、前記バリアの内部と外部との間を連通する主貫通孔を含むことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリモジュール。

【請求項15】

前記線形部材は、前記バリアを横切る方向に延びた他の周辺開口部を形成することを特徴とする請求項１４に記載のバッテリモジュール。

【請求項16】

前記複数の側壁の１つは、前記周辺開口部とバリアの外部との間を連通する複数の第２貫通孔を含み、前記主貫通孔の領域が前記第２貫通孔の領域より大きく形成されていることを特徴とする請求項１５に記載のバッテリモジュール。

【請求項17】

板面が互いに対向するように配置された複数のバッテリセルと、
前記バッテリセル間に配置されかつこれらバッテリセルを互いに連結可能な少なくとも１つのバリアと、を含み、
前記バリアは、前記バリアを横切るように延びて、前記バッテリセルの互いに対向する板面に接触する複数の線形部材を含み、
前記線形部材は、一定の間隔をおいて互いに平行に配置されるとともに、中心に位置する前記線形部材については、隣接する線状部材間の通路幅が前記バリアのいずれかの側に向けて広くなる通路形状を有する中心開口部を形成し、
前記中心開口部は、第１通路と、前記第１通路に連結された第２通路とを有し、前記第２通路は、前記第１通路より狭く形成され、前記線形部材間の流体の流動が前記第２通路内に集中することを特徴とするバッテリモジュール。

【請求項18】

前記第１通路は、前記バリアの一側面に向かって幅が広くなり、
前記線形部材は、前記第２通路に連結された第３通路をさらに形成し、
前記第２通路は、前記第１通路と前記第３通路との間に形成され、
前記第３通路は、前記バリアの他側面に向かって幅が広くなることを特徴とする請求項１７に記載のバッテリモジュール。

【請求項19】

前記第１通路は、前記バリアの一側面に向かって幅が広くなり、前記第２通路は、前記バリアの他側面に形成されることを特徴とする請求項１７に記載のバッテリモジュール。

【請求項20】

前記第１通路は、前記バリアの一側面に向かって幅が広くなり、前記第２通路は、前記バリアの中央に形成されることを特徴とする請求項１７に記載のバッテリモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリモジュールに関し、より詳細には、複数のバッテリセルと、前記バッテリセルに介在するバリアとを含むバッテリモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、二次電池は、充電および放電が可能で繰り返し使用可能な電池であって、１つのバッテリセルからなり、携帯電話、ノートパソコン、コンピュータ、カメラ、カムコーダなどの携帯用小型電子機器に使用されるか、複数のバッテリセルを含むバッテリパックからなり、高出力のハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）などのモータ駆動用電源として使用可能である。

【0003】

前記バッテリモジュールは、高出力のモータ駆動用電源に用いられ、充電または放電動作により多くの熱を発生させ、この熱はバッテリセルを劣化させることがある。これにより、放熱特性を向上させる構造のバッテリモジュールが要求されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、放熱特性を向上させることができるバッテリモジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、複数のバッテリセルと、前記バッテリセルの少なくとも１つに連接する少なくとも１つのバリアと、を含み、前記バリアは、前記バリアを横切るように延びた複数の線形部材を含み、前記線形部材は、前記バリアのいずれか一側面に向かって幅が広くなる通路形態の傾斜した中心開口部（ｓｌｏｐｉｎｇ ｏｐｅｎ ａｒｅａ）を形成する。

【0006】

本発明において、前記傾斜した中心開口部は、前記バリアの中央領域に行くほど狭くなり、前記中央領域から前記バリアの側面部に向かって広くなるように形成される。

【0007】

本発明において、前記傾斜した中心開口部は、前記線形部材の間で多様な間隔を形成し、前記線形部材間の間隔は、前記バリアの一側面に向かって広くなるようにその間隔が増加するように構成される。

【0008】

本発明において、前記線形部材間の間隔は、前記バリアの一側面から内側に行くほど次第に減少するように構成される。

【0009】

本発明において、前記傾斜した中心開口部は、前記バリアの一側面に向かうほど広くなる拡張領域としての第１傾斜部と、前記バリアの他側面部に向かうほど広くなる拡張領域としての第２傾斜部と、前記第１拡張領域と前記第２拡張領域との間の平坦部と、を含む。

【0010】

本発明において、前記第１傾斜部における前記線形部材間の間隔は、前記バリアの一側面に行くほど増加し、前記第２傾斜部における前記線形部材間の間隔は、前記バリアの他側面に行くほど増加し、前記平坦部における間隔は、一定に維持されるように構成される。

【0011】

本発明において、前記傾斜した中心開口部は、前記バリアの一側面に向かって広くなる拡張領域としての傾斜部と、前記バリアの他側面での狭い領域を含む平坦部とにより形成される。

【0012】

本発明において、前記傾斜部における前記線形部材間の間隔は、前記バリアの一側面に向かって増加し、前記平坦部における前記線形部材間の間隔は、一定に維持されるように構成される。

【0013】

本発明において、前記傾斜した中心開口部は、前記バリアの他側面に向かって狭くなる前記線形部材により形成される。

【0014】

本発明において、前記複数のバッテリセル及び前記少なくとも１つのバリアは、前記線形部材の形成方向に交差する第１方向に沿って交互に配置される。

【0015】

本発明において、前記バリアは、前記少なくとも１つのバッテリセルと連接する複数の側壁を含み、前記側壁の１つは、前記バリアの一側面を形成する。

【0016】

本発明において、前記複数のバッテリセル及び前記少なくとも１つのバリアは、第１方向に沿って交互に配置され、前記複数の側壁は、前記第１方向で前記複数のバッテリセルの一対のバッテリセルの間に延びるように構成される。

【0017】

本発明において、前記複数のバッテリセル及び前記少なくとも１つのバリアは、第１方向に沿って交互に配置され、前記複数の側壁は、前記第１方向で前記複数のバッテリセルのいずれか１つに向かって延びるように構成される。

【0018】

本発明において、前記複数の側壁のいずれか１つは、前記傾斜開口部とバリアの外部との間を連通する主貫通孔（ｍａｉｎ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を含む。

【0019】

本発明において、前記線形部材は、前記バリアを横切る方向に延びた他の周辺開口部を形成する。

【0020】

本発明において、前記複数の側壁の１つは、前記周辺開口部とバリアの外部との間を連通する複数の第２貫通孔（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を含み、前記主貫通孔の領域が前記第２貫通孔の領域より大きく形成される。

【0021】

本発明は、複数のバッテリセルと、前記バッテリセルの少なくとも１つに連接する少なくとも１つのバリアと、を含み、前記バリアは、前記バリアに沿って横切る方向に延びた複数の線形部材を含み、前記線形部材は、第１通路と、前記第１通路に連結された第２通路とを形成し、前記第２通路は、前記第１通路より狭く形成され、前記線形部材間の流体の流動が前記第２通路内に集中するバッテリモジュールを提供する。

【0022】

本発明において、前記第１通路は、前記バリアの一側面に向かって幅が広くなり、前記線形部材は、前記第２通路に連結された第３通路をさらに形成し、前記第２通路は、前記第１通路と前記第３通路との間に形成され、前記第３通路は、前記バリアの他側面に向かって幅が広くなるように構成される。

【0023】

本発明において、前記第１通路は、前記バリアの一側面に向かって幅が広くなり、前記第２通路は、前記バリアの他側面に形成される。

【0024】

本発明において、前記第１通路は、前記バリアの一側面に向かって幅が広くなり、前記第２通路は、前記バリアの中央に形成される。

【0025】

また、本発明のバッテリモジュールは、一方向に整列される複数のバッテリセルと、前記複数のバッテリセルの間に介在するバリアとを含み、前記バリアは、複数の線形部材と、隣り合う前記線形部材の間に位置する複数の開口部と、前記線形部材の一端および他端にそれぞれ連結される第１側面部材および第２側面部材とを備え、前記複数の開口部のうち、前記バリアの中心部に位置する中心開口部は、前記一端または前記他端から前記中心部に行くほど幅が狭くなるか広くなる傾斜を有する傾斜部を備える。

【発明の効果】

【0026】

以上、本発明によれば、バッテリセルの熱が集中する領域に対応するバリアの領域で熱伝達媒体の速度が増加するように開口部を形成し、バッテリセルを短時間に効果的に冷却することができる。

【0027】

これにより、バッテリセルの熱交換効率が向上し、必要な熱伝達媒体の量を減少させることが可能なため、生産費を節減することができる。

【0028】

また、冷却効率が向上し、複数回の充放電によってもバッテリセルが劣化しにくいバッテリパックを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の好ましい実施形態にかかるバッテリモジュールを概略的に示す斜視図である。

【図2】図１に示すバッテリモジュールの分解斜視図である。

【図3】本実施形態にかかるバッテリセルの間に介在したバリアの斜視図である。

【図4A】本発明の第１実施形態にかかるバリアの正面図である。

【図4B】本発明の第２実施形態にかかるバリアの正面図である。

【図4C】本発明の第３実施形態にかかるバリアの正面図である。

【図5】本発明の第４実施形態にかかるバリアの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

その他、実施形態の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。

【0031】

本発明の利点および特徴、そして、それらを達成する方法は、添付する図面とともに詳細に後述する実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は、以下に開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現可能であり、以下の説明において、ある部分が他の部分に連結されているとするとき、それは、直接的に連結されている場合のみならず、その中間に他の素子を挟んで電気的に連結されている場合をも含む。また、図面において、本発明と関係のない部分は本発明の説明を明確にするために省略し、明細書全体にわたり、類似の部分については同一の図面符号を付した。

【0032】

以下、添付した図面を参照して、本発明について説明する。

【0033】

図１は、本発明の好ましい実施形態にかかるバッテリモジュールを概略的に示す斜視図であり、図２は、図１に示すバッテリモジュールの分解斜視図であり、図３は、本実施形態にかかるバッテリセルの間に介在したバリアの斜視図であり、図４Ａないし図４Ｃは、本発明の第１ないし第３実施形態にかかるバリアの正面図であり、図５は、本発明の第４実施形態にかかるバリアの斜視図である。

【0034】

図１ないし図３を参照して説明すれば、本発明の第１実施形態にかかるバッテリモジュール１００は、第１方向に整列される複数のバッテリセル１０を含む。前記バッテリモジュール１００は、前記第１方向で前記複数のバッテリセル１０の間に介在するバリア１５０を含む。例えば、前記複数のバッテリセル１０と前記複数のバリア１５０とは、第１方向で交互に配置され、前記バリアの各々は、前記バッテリセル１０と連接可能である。

【0035】

ここで、前記バリア１５０は、複数の線形部材１５５と、隣り合う前記線形部材１５５との間に位置する複数の開口部Ｏとを含む。前記線形部材１５５は、第２方向に配置される。すなわち、前記第２方向は、前記第１方向に垂直な方向である。例えば、第１方向とは、前記線形部材１５５と交差する方向である。前記線形部材１５５は、前記横切る方向で波状（ｗａｖｅ ｓｈａｐｅ）に形成できる。すなわち、前記線形部材１５５は、連接するバッテリセル１０を横切って延びる方向で湾曲（カーブ）および／または屈曲（ベント、ｂｅｎｔ）の形態を有することができる。

【0036】

前記バリア１５０は、前記連接するバッテリセル１０の少なくとも１つに隣接する複数の側壁を含む。すなわち、各側壁は、前記バリア１５０の側面部を形成することができる。例えば、前記バリアの側壁は、第１側面部材１５１と、前記第１側面部材１５１の他側に連結された第２側面部材１５２とを含む。各開口部Ｏは、少なくとも１つの線形部材１５５と、第１側面部材１５１および第２側面部材１５２とにより形成できる。前記第１側面部材１５１及び第２側面部材１５２は、連接するバッテリセル１０の両側の側面部をすべて囲むことも可能である。

【0037】

前記バリアの側壁はさらに、第１側面部材１５１および第２側面部材１５２をそれぞれバッテリセル１０の上部および下部で連結する第３側面部材１５３および第４側面部材１５４を備える。第３側面部材１５３と第４側面部材１５４とは、連接するバッテリセル１０のすべてをそれぞれ上部と下部とで囲むことができる。

【0038】

バリアの側壁の少なくとも１つはさらに、貫通孔１５６を含む。前記貫通孔１５６は、対応する開口部Ｏとバリアの外部との間を連通可能にする。例えば、第１側面部材１５１及び第２側面部材１５２は、開口部Ｏに対応する領域で両側とも貫通孔１５６を含むことができる。第１および第２側面部材１５１、１５２は、複数の貫通孔１５６を含み、各貫通孔１５６は、開口部Ｏのいずれか１つに対応することができる。

【0039】

前記側壁は、少なくとも１つの主貫通孔１５６と、少なくとも１つの第２貫通孔１５６とを含む。主貫通孔１５６は、傾斜した中心開口部Ｏｃを有する開口部に対応する。複数の第２貫通孔は、他の開口部の周辺開口部Ｏｓに対応する。ここで、貫通孔１５６の大きさは、対応する開口部の大きさに応じて異なる。すなわち、側壁に隣接する開口部Ｏの大きさが大きければ、貫通孔の大きさも大きくなり得る。ここで、主貫通孔１５６は、第２貫通孔１５６より領域が大きく形成される。

【0040】

前記複数の開口部Ｏのうち、バリア１５０の中心部に位置する中心開口部Ｏｃは、少なくとも１つの傾斜部Ｓ_Ｉを備える。例えば、前記傾斜部Ｓ_Ｉは、第２方向で中心開口部Ｏｃの幅が変化可能である。他の開口部Ｏ、すなわち、周辺開口部Ｏｓは、前記中心開口部Ｏｃの上部または下部側に位置する。前記周辺開口部Ｏｓは、傾斜部がなく一定の幅を有することができる。本発明において、一組の前記線形部材１５５は、中心開口部Ｏｃを形成し、前記中心開口部Ｏｃは、少なくとも１つの第１通路と、第１通路に連結された第２通路とを形成する。第２通路は、第１通路より狭く形成され、線形部材間の流体の流速や流動が第２通路に集中することができる。例えば、傾斜した中心開口部Ｏｃは、開口部Ｏの中央に向かって狭くなる傾斜部Ｓ_Ｉを含み、前記傾斜部は、集中した通路Ｅ１から拡張し、前記バリアの側面部の少なくともいずれか１つに向かって幅が広くなる通路を形成することができる。傾斜した中心開口部は、線形部材の間で多様な間隔を有することができ、前記間隔は、バリアの側面部のいずれか１つに向かって延びる通路に応じて増加することができる。前記線形部材間の間隔は、バリアの側面部から内側に向かうほど減少することができる。前記線形部材間の間隔は、前記バリアの側面部から遠くなるほど急激に減少することも可能である。

【0041】

図４Ａを参照すれば、前記傾斜した中心傾斜部、すなわち、前記傾斜部Ｓ_Ｉは、第１側面部材１５１が位置する一端から中心部に行くほど幅が狭くなる第１傾斜を有する第１傾斜部Ｓ１と、第２側面部材１５２が位置する他端から中心部に行くほど幅が狭くなる第２傾斜を有する第２傾斜部Ｓ２とからなる。前記第１傾斜部は、第１側面部材１５１の近傍で幅が次第に減少する。そして、前記第１側面部材１５１から遠くなるほど幅がさらに大きく減少する。第２傾斜部Ｓ２も、中心部に行くほど幅が狭くなる。また、傾斜した中心開口部Ｏｃは、第１平坦部Ｅ１を含むことができる。前記第１傾斜および前記第２傾斜の大きさは同一であり、前記第１傾斜部Ｓ１および前記第２傾斜部Ｓ２の間には、幅が一定の第１平坦部Ｅ１が備えられる。前記第１平坦部Ｅ１は、第１傾斜部と第２傾斜部との間で流体を連通させる。

【0042】

本発明の実施形態において、第１傾斜部Ｓ１は、前記バリア１５０の一側面に向かって幅が拡張する第１拡張領域であり得る。また、第２傾斜部Ｓ２は、前記バリア１５０の一側面に向かって幅が拡張する第２拡張領域であり得る。第１平坦部Ｅ１は、狭い領域で幅が一定に維持される。第１拡張領域としての第１傾斜部における前記線形部材間の間隔は、バリアの一側面に向かって増加し、第２拡張領域としての第２傾斜部における線形部材間の間隔は、バリアの他側面に向かって増加する。第１平坦部では間隔が実質的に一定に維持されるため、傾斜部Ｓ_Ｉを含まない。

【0043】

第１傾斜部Ｓ１は、第１通路を形成する。すなわち、熱伝達媒体がバリアの一側面に向かって幅が広くなる第１側面部材１５１内の主貫通孔１５６に連結された通路に入る。第２傾斜部Ｓ２は、第３通路を形成し、熱伝達媒体が第２側面部材１５２内の主貫通孔１５６に連結された通路を介して排出される。第３通路は、第２側面部材１５２に向かって幅が広くなる。しかし、本発明の実施形態は、これに限定されず、通路の数は多様に変化可能である。本発明において、第１傾斜部及び第２傾斜部は、同一の大きさで互いに対称である。第１平坦部Ｅ１は、第１傾斜部と第２傾斜部との間で均一な幅を有し、中心開口部Ｏｃは、中心線に対して対称であり得る。

【0044】

一方、線形部材１５５は、中心開口部Ｏｃを中心として上側および／または下側に順に複数個備えられ、周辺開口部Ｏｓも形成することができる。例えば、線形部材１５５の他の組が周辺開口部を形成することができ、一定の幅を有することができる。また、その形態は、波状や、屈曲、湾曲などの多様な形状を有することができる。開口部の対向する両側にはさらに、第１および第２側面部材１５１、１５２上に対応する貫通孔１５６を備えることができる。本発明の実施形態によれば、複数の周辺開口部Ｏｓは、中心開口部Ｏｃの両側に形成された複数の線形部材１５５間の空間に形成され、幅が一定に形成されることが好ましいが、線形部材１５５の形態や使用目的に応じて多様な形態を有するように形成可能である。例えば、周辺開口部Ｏｓの形状は、中心開口部Ｏｃを形成する線形部材１５５の組の形状に応じて変化可能である。

【0045】

バリア１５０は、隣り合うバッテリセル１０の間に介在し、バリア１５０の両方向でバッテリセル１０を収容することができる。この場合、前記線形部材１５５は、前記第１側面部材１５１と前記第２側面部材１５２とがそれぞれ前記バッテリセル１０と直接接触する第１内面１５１ａまたは第２内面１５２ａに連結される。第１内面１５１ａは、第１側面部材の第１外面１５１ｂとは反対に位置し、第１外面１５１ｂは、バリア１５０の外部に露出する。また、第２側面部材の第２内面１５２ａは、第２側面部材の第２外面１５２ｂとは反対に位置し、第２外面１５２ｂは、バリア１５０の外部に露出する。第１および第２側面部材１５１、１５２は、連接する少なくとも１つのバッテリセルと接触することができる。複数の線形部材１５５は、例えば、第１内面１５１ａ、第２内面１５２ａの近傍で付着して位置することができる。前記のように、バリア１５０によりバッテリセル１０の間には開口部Ｏ（Ｏｃ、Ｏｓ）が備えられ、このような開口部Ｏは、複数回の充放電過程でバッテリセル１０から発生する熱が累積しないように熱を放出する通路の役割を果たし、熱がバッテリモジュールの内部に蓄積されないようにする。また、前記開口部Ｏは、バッテリセル１０の冷却または加熱のための熱伝達媒体の通路になってもよい。

【0046】

本発明において、熱伝達媒体は、前記バッテリモジュール１００の一側でバリア１５０の貫通孔１５６に流入する。その後、熱伝達媒体は、周囲と熱交換、すなわち、少なくとも１つのバッテリセルと熱交換をし、その間、バリア１５０により備えられた開口部Ｏを通過しながら、バッテリセル１０の広い面と直接対面して熱交換をし、バッテリモジュール１００のバリアの貫通孔１５６から排出され、バッテリセル１０が所定の温度に維持できるようにする。

【0047】

流体である熱伝達媒体は、狭い通路を流れるときに速度が増加し、広い通路を流れるときに速度が減少するため、第１傾斜部Ｓ１および第２傾斜部Ｓ２での熱伝達媒体の速度よりも、第１平坦部Ｅ１での熱伝達媒体の速度が大きくなり、これをバッテリセル１０の効率的な冷却に適用することができる。例えば、バッテリセル１０から放出される熱がバッテリセル１０の中心部に集中する場合、バッテリセル１０の中心部に対応する第１平坦部Ｅ１での熱伝達媒体の速度の大きさが、第１傾斜部Ｓ１および第２傾斜部Ｓ２での熱伝達媒体の速度より大きいため、バッテリセル１０を短時間に効果的に冷却することができる。また、バッテリセル１０の熱交換効率が向上し、必要な熱伝達媒体の量を減少させることが可能なため、生産費を節減することができる。

【0048】

バッテリセル１０は、電極組立体と電解液とを電池ケースに収容させた後、前記電池ケースをキャップ組立体１４で密閉させることにより製造できる。キャップ組立体１４は、前記キャップ組立体１４上の両端に備えられる正極端子１１および負極端子１２と、前記端子１１、１２の間に備えられるベント部１３とを含むことができる。前記電極組立体は、正極板および負極板と、これら極板の間に介在したセパレータとからなり得る。前記正極板は正極端子１１に連結され、負極板は負極端子１２に連結され、電極組立体および電解液の電気化学的な反応により発生するエネルギーは外部に伝達される。また、ベント部１３は、バッテリセル１０の内部で発生する気体を外部に放出する通路の役割を果たす。

【0049】

ハウジングは、複数のバッテリセル１０とバリア１５０とを固定させることにより、バッテリモジュール１００として形成させることができる。前記ハウジングは、バッテリセル１０の外側に配置された一対の第１および第２エンドプレート１１０、１２０と、これら第１および第２エンドプレート１１０、１２０を連結する連結部材とからなり得る。

【0050】

第１および第２エンドプレート１１０、１２０は、それぞれ両端に備えられるバッテリセル１０と面接触するように配置され、複数のバッテリセル１０を内側に加圧することができる。複数の連結部材が第１エンドプレート１１０及び第２エンドプレート１２０を互いに連結することができる。

【0051】

第１および第２エンドプレート１１０、１２０と連結部材とは、複数のバッテリセル１０を収容するために一定の空間を区画し、バッテリセル１０は、区画された空間中に一方向に整列されて具備できる。このとき、前記バッテリセル１０は、広い平面が互いに対向するように並んで整列される。隣り合う２つのバッテリセル１０の正極端子１１または負極端子１２は、バスバー（ｂｕｓ−ｂａｒ）１５を介して電気的に連結できる。バスバー１５には、正極端子１１および負極端子１２が貫通可能なホールが備えられ、前記ホールを介して正極端子１１および負極端子１２が貫通して連結されたバスバー１５は、ナット１６などの部材により固定可能である。

【0052】

第１および第２エンドプレート１１０、１２０と連結部材とは、複数のバッテリセル１０を積層する空間を形成する。少なくとも１つのバリア１５０は、前記バッテリモジュール１００内に位置する。例えば、バッテリセル１０は、第１方向に配置できる。バッテリセルは、順に配置され、第１方向でより広い平面で互いに向かい合って配置可能である。

【0053】

隣り合う２つのバッテリセル１０の正極端子１１または負極端子１２は、バスバー（ｂｕｓ−ｂａｒ）１５を介して電気的に連結できる。バスバー１５には、正極端子１１および負極端子１２が貫通可能なホールが備えられ、前記ホールを介して正極端子１１および負極端子１２が貫通して連結されたバスバー１５は、ナット１６などの部材により固定可能である。

【0054】

前記第１および第２エンドプレート１１０、１２０により支持される複数のバッテリセル１０は、正極端子１１および負極端子１２が互いに交互に配置されるように整列され、隣り合う端子を直列となるように連結することができる。

【0055】

複数の連結部材は、サイドブラケット１３０を含むことができる。サイドブラケット１３０は、バッテリセル１０の対向する側面を支持することができる。一側面のサイドブラケット１３０は、バッテリモジュール１００においてバリア１５０の第１側面部材１５１の各々に重なって位置する。他側面のサイドブラケット１３０も同様である。ボトムブラケット１４０は、バッテリモジュールの下面に沿って延びて下面を支持する。ボトムブラケット１４０は、バッテリモジュール１００のバリアの第４側面部材１５４の各々と重なって位置する。

【0056】

一対のサイドブラケット１３０の各一端とボトムブラケット１４０とはそれぞれ第１エンドプレート１１０に連結可能であり、反対端部は第２エンドプレート１２０に連結される。したがって、前述した第１および第２エンドプレート１１０、１２０と、一対のサイドブラケット１３０およびボトムブラケット１４０とが連結される。本発明において、各構成の連結は、ボルトあるいはナットにより行われるが、溶接などの多様な方策が考えられる。

【0057】

本発明における、サイドブラケット、ボトムブラケット、エンドプレートなどは、複数のバッテリセル１０を安定的に固定するためのもので、本実施形態に限定されず、多様に変形して実施することができる。また、前記バッテリセル１０の連結構造およびバッテリセル１０の個数は、バッテリモジュール１００の設計に応じて多様に変形可能である。

【0058】

図４Ｂを参照すれば、本発明の第２実施形態にかかるバリア２５０は、傾斜部Ｓ_ＩＩを含む。

【0059】

第２実施形態のように、線形部材２５５は、中心開口部Ｏｃを中心として両側に順に複数個備えられ、一定の幅を有することが好ましいが、使用目的に応じて多様な形態を有するように形成可能である。

【0060】

バリア２５０は、連接するバッテリセル１０の少なくとも１つに隣接する複数の側壁を含む。例えば、第１、第２、第３、第４側壁部材２５１、２５２、２５３、２５４を含む。線形部材２５５の端部は第１側壁部材の第１内面２５１ａに連結され、他側は第２側壁部材の第２内面２５２ａに連結される。第１外面２５１ｂ、第２外面２５２ｂは、バリア２５０の外部に露出する。

【0061】

傾斜部Ｓ_ＩＩは、第３傾斜部Ｓ３を含む。第３傾斜部Ｓ３は、実質的に第１傾斜部Ｓ１、第２傾斜部Ｓ２と同一または類似している。第３傾斜部Ｓ３は、第２側面部材２５２から中心開口部Ｏｃの中央に向かって狭くなる形態である。しかし、前記第３傾斜部が第１側面部材２５１から延びることも可能である。第２平坦部Ｅ２は、第３傾斜部に連結され、バリア１５０の中心開口部Ｏｃを形成する。第２平坦部Ｅ２は、第１平坦部Ｅ１と同一または類似しており、一定の幅を有する。

【0062】

本発明において、バリア２５０の中心開口部Ｏｃは、一組の線形部材２５５により規定される傾斜した開口部を含む。傾斜した開口部は、第１拡張領域を含むことができる。すなわち、第３傾斜部Ｓ３は、バリアの一側面に向かって幅が広くなる。中心開口部Ｏｃはさらに、狭い領域として第２平坦部Ｅ２を含むが、これは、第１側面部材でバリアの他の側面側に形成される。第１拡張領域における線形部材間の間隔は、バリアの一側面に向かって拡張し、狭い領域は、線形部材間の間隔が一定に維持される。中心開口部の中央は、第２平坦部Ｅ２を含む。

【0063】

本発明の実施形態において、一組の線形部材２５５は、中心開口部Ｏｃを含む。線形部材の他の組は、周辺開口部Ｏｓを形成するために線形部材の上側あるいは下側に連続して提供される。周辺開口部は、均一な幅を有するが、目的に応じて多様な形態で具備可能である。

【0064】

追加的に、流体である熱伝達媒体は、狭い通路を流れるときに速度が増加し、広い通路を流れるときに速度が減少するため、第３傾斜部Ｓ３での熱伝達媒体の速度よりも、第２平坦部Ｅ２での熱伝達媒体の速度が大きくなり、これをバッテリセル１０の効率的な冷却に適用することができる。

【0065】

図４Ｃを参照すれば、本発明の第３実施形態にかかるバリア３５０は、傾斜部Ｓ_ＩＩＩを含むことができる。バリア３５０は、バリア１５０、２５０と類似しているため、繰り返しの説明は省略する。バリア３５０は、複数の線形部材３５５により形成される複数の開口部Ｏを含む。バリア３５０は、隣接するバッテリセル１０の少なくとも１つに隣接する複数の側壁を含む。例えば、バリアは、第１、第２、第３、第４側面部材３５１、３５２、３５３、３５４を含む。複数の線形部材３５５の端部は第１側面部材の第１内面３５１ａに連結され、反対側は第２側面部材３５２の第２内面３５２ａに連結される。第１外面３５１ｂ、第２外面２５２ｂは、バリア３５０の外部と向かい合う。

【0066】

傾斜部Ｓ_ＩＩＩは、第４傾斜部Ｓ４を含む。第４傾斜部Ｓ４は、中心開口部Ｏｃを規定する。第４傾斜部Ｓ４は、第１側面部材の一端から第２側面部材の他端に向かうにつれて幅が変化する傾斜を有する。したがって、線形部材により形成された傾斜部がバリア３５０の反対側面に向かって次第に減少する。例えば、中心開口部の幅が次第に一側から他側に向かうにつれて増加する。第２側面部材に隣接する中心開口部Ｏｃの幅は、第１バリア１５０の第２傾斜部Ｓ２と同様に次第に増加する。

【0067】

第１および第２実施形態と同様に、線形部材３５５は、中心開口部Ｏｃを中心として両側に順に複数個備えられ、一定の幅を有することが好ましいが、使用目的に応じて多様な形態を有するように形成可能である。

【0068】

また、周辺開口部Ｏｓは、中心開口部Ｏｃの両側に形成された複数の線形部材３５５間の空間に形成され、幅が一定に形成されることが好ましいが、線形部材３５５の形態や使用目的に応じて多様な形態を有するように形成可能である。

【0069】

流体である熱伝達媒体は、狭い通路を流れるときに速度が増加し、広い通路を流れるときに速度が減少するため、第４傾斜部Ｓ４での熱伝達媒体の速度は、第２側面部材３５２が位置する他端での速度よりも、第１側面部材３５１が位置する一端での熱伝達媒体の速度が大きくなり、これをバッテリセル１０の効率的な冷却に適用することができる。

【0070】

第１ないし第３実施形態のように、傾斜部Ｓ_Ｉ、Ｓ_ＩＩ、Ｓ_ＩＩＩは曲線からなり得るが、これに限定されるものではなく、傾斜部Ｓ_Ｉ、Ｓ_ＩＩ、Ｓ_ＩＩＩは直線からなってもよい。

【0071】

図５を参照すれば、本発明の第１実施形態ないし第３実施形態におけるバリア１５０、２５０、３５０がバリア１５０、２５０、３５０の両方向でバッテリセル１０を収容するのとは異なり、本発明の第４実施形態にかかるバリア４５０は、バリア４５０の一方向でバッテリセル１０を収容することができる。例えば、バリア４５０は、複数の線形部材４５５を含む。線形部材は、側壁により囲まれる。複数の側壁は、第１、第２、第３、第４側壁部材４５１、４５２、４５３、４５４を含む。バッテリセルは、線形部材に隣接して位置し、複数の側壁の内側に配置される。

【0072】

線形部材は、前記第１側面部材４５１の第１側部エッジ面４５１ｂまたは前記第２側面部材４５２の第２側部エッジ面４５２ｂに連結される。

【0073】

前記複数の開口部Ｏ’のうち、バリア４５０の中心部に位置する中心開口部Ｏｃ’は、傾斜部Ｓ_Ｉ’を備える。

【0074】

傾斜部Ｓ_Ｉ’は、第１側面部材４５１が位置する一端から中心部に行くほど幅が狭くなる第１傾斜を有する第１傾斜部Ｓ１’と、第２側面部材４５２が位置する他端から中心部に行くほど幅が狭くなる第２傾斜を有する第２傾斜部Ｓ２’とからなる。

【0075】

ここで、前記第１傾斜および前記第２傾斜の大きさは同一であり、前記第１傾斜部Ｓ１’および前記第２傾斜部Ｓ２’の間には、幅が一定の第１平坦部Ｅ１’が備えられる。

【0076】

少なくとも１つの側壁は、貫通孔４５６を含むことができる。例えば、バリア４５０の側壁は、貫通孔４５６を介して開口部とバリアの外側とを連通させる。例えば、第１および第２側面部材４５１、４５２は、中心開口部Ｏｃ’、周辺開口部Ｏｓ’の位置に対応する貫通孔をすべて含む。第１および第２側面部材４５１、４５２は、少なくとも１つの主貫通孔４５６と、少なくとも１つの第２貫通孔とを含む。主貫通孔の領域は第２貫通孔より大きく形成できる。複数の第２貫通孔は、同一の面積を有する。

【0077】

線形部材４５５の組は、開口部Ｏ’を形成する。すなわち、中心開口部Ｏｃは、少なくとも１つの第１通路と、第１通路に連結された第２通路とを含む。第１および第２通路は、熱伝達媒体の流動のための経路となる。第２通路は、第１通路より小さく形成し、第２通路で流体が集中することができる。

【0078】

一方、線形部材４５５は、中心開口部Ｏｃ’を中心として両側に順に複数個備えられ、一定の幅を有することが好ましいが、使用目的に応じて多様な形態を有するように形成可能である。

【0079】

流体である熱伝達媒体は、狭い通路を流れるときに速度が増加し、広い通路を流れるときに速度が減少するため、第１傾斜部Ｓ１’および第２傾斜部Ｓ２’での熱伝達媒体の速度よりも、第１平坦部Ｅ１’での熱伝達媒体の速度が大きくなり、これをバッテリセル１０の効率的な冷却に適用することができる。

【0080】

第１実施形態ないし第４実施形態において、線形部材１５５、２５５、３５５、４５５は、複数のバッテリセル１０の気体の排出通路であるベント部１３を密閉しないように形成されることが好ましい。前記ベント部１３は、バッテリセル１０の内部で発生する気体の圧力が所定以上の場合に、気体がバッテリセル１０から排出される通路の役割を果たすことができるため、バッテリセル１０が内圧により破損するのを防止する。

【0081】

第１実施形態ないし第４実施形態において、バッテリセル１０から放出される熱がバッテリセル１０の中心部に集中する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、バッテリセル１０から放出される熱が集中する箇所での熱伝達媒体の速度が大きくなるように設計することが可能である。

【0082】

本発明の実施形態によれば、バッテリセルの熱が集中する領域に対応するバリアの領域で熱伝達媒体の速度が増加するように開口部を形成し、バッテリセルを短時間に効果的に冷却することができる。

【0083】

これにより、バッテリセルの熱交換効率が向上し、必要な熱伝達媒体の量を減少させることが可能なため、生産費を節減することができる。

【0084】

本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更しなくても他の具体的な形態で実施可能であることを理解することができる。そのため、以上で記述した実施形態は、すべての面で例示的なものであって、限定的ではないものと理解しなければならない。本発明の範囲は、上記の詳細な説明ではなく後述する特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そして、その均等の概念から導き出されるすべての変更または変形した形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。

【符号の説明】

【0085】

１０ バッテリセル
１１ 正極端子
１２ 負極端子
１３ ベント部
１４ キャップ組立体
１００ バッテリモジュール
１１０、１２０ エンドプレート
１３０ サイドブラケット
１４０ ボトムブラケット
１５０、２５０、３５０、４５０ バリア
１５１、２５１、３５１、４５１ 第１側面部材
１５２、２５２、３５２、４５２ 第２側面部材
１５３、２５３、３５３、４５３ 第３側面部材
１５４、２５４、３５４、４５４ 第４側面部材
１５５、２５５、３５５、４５５ 線形部材
Ｓ_Ｉ、Ｓ_ＩＩ、Ｓ_ＩＩＩ、Ｓ_Ｉ’ 傾斜部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】