特許 6795710 セルエッジ直接冷却方式のバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック

(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】6795710

(24)【登録日】2020年11月16日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】セルエッジ直接冷却方式のバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20201119BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20201119BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20201119BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20201119BHJP

   H01M 10/6563 20140101ALI20201119BHJP

   H01M 10/6552 20140101ALI20201119BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20201119BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 Y

   H01M10/613

   H01M10/6556

   H01M10/647

   H01M10/6563

   H01M10/6552

   H01M10/625

【請求項の数】13

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-563041(P2019-563041)

(86)(22)【出願日】2018年6月8日

(65)【公表番号】特表2020-520073(P2020-520073A)

(43)【公表日】2020年7月2日

(86)【国際出願番号】KR2018006545

(87)【国際公開番号】WO2019112125

(87)【国際公開日】20190613

【審査請求日】2019年11月13日

(31)【優先権主張番号】10-2017-0166433

(32)【優先日】2017年12月6日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100122161

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 崇

(72)【発明者】

【氏名】ジェ−キ・イ

(72)【発明者】

【氏名】ボム−ヒョン・イ

【審査官】 太田 一平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２９４０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１７−５２６１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５１６４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５２３０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５１１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１４−００７３６３６（ＫＲ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１４−０１４２７７０（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７７５６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ １０／５２ − １０／６６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

角管形態で提供されるモジュールハウジング、及び広い面が立てられて一方向に積層配列され、前記モジュールハウジング内に収納される複数のパウチ型バッテリーセルから構成されたセルアセンブリを備えるバッテリーモジュールであって、
前記パウチ型バッテリーセルから延びる電極リードを電気的に連結し、前記セルアセンブリの前面部及び後面部をそれぞれ覆うセンシングアセンブリを含み、
前記モジュールハウジングの上部及び下部を形成するトッププレート及びボトムプレートと前記セルアセンブリとの間に冷却空気が流動可能な流路が形成され、
前記センシングアセンブリの上端部及び下端部には、前記流路に冷却空気の流出入を許容する通風口が設けられたことを特徴とするバッテリーモジュール。

【請求項2】

前記センシングアセンブリは、
前記電極リードと連結されるバスバー、及び前記バスバーが前面に取り付けられて相互着脱可能であって、一方向に連続的に組み立てられる複数のセンシングハウジングパーツからなるセンシングハウジングを含み、
前記通風口は、前記複数のセンシングハウジングパーツの上端部及び下端部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項3】

前記流路上で前記パウチ型バッテリーセルのエッジ部分に密着し、一端が前記通風口の外側に露出するように設けられるヒートパイプをさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項4】

前記ヒートパイプは、前記パウチ型バッテリーセルの個数に対応するように備えられることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーモジュール。

【請求項5】

前記パウチ型バッテリーセル同士は、互いに広い面が接触するように密着配置されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項6】

前記複数のセンシングハウジングパーツは、相互対応する凸起及び凹溝を備え、前記凸起が前記凹溝に嵌合されて組み立てられることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項7】

少なくとも一つの請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載のバッテリーモジュールと、
内部空間に少なくとも一つの前記バッテリーモジュールを収納可能な箱状で設けられたパックケースと、
前記パックケースの一側に結合され、少なくとも一つの前記バッテリーモジュールの一側の通風口に冷却空気を供給する冷媒供給ユニットとを含むことを特徴とするバッテリーパック。

【請求項8】

少なくとも一つの前記バッテリーモジュールは、それぞれの前記バッテリーモジュールの通風口が同一線上に位置するように並んで密着配置された二つ以上のバッテリーモジュールであり、
前記バッテリーモジュールの前面部に位置した通風口は冷却空気が流れ込むインレット通風口として定義され、後面部に位置した通風口は冷却空気が流れ出るアウトレット通風口として定義され、
前記パックケースは、前記バッテリーモジュールのインレット通風口が配列される第１方向に沿って前記パックケースの内部に設けられ、前記冷媒供給ユニットと連通して冷却空気の流れを前記第１方向に案内するクーラントチャネル部を含むことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。

【請求項9】

前記クーラントチャネル部は、縦断面が弧状であって、開放端が前記インレット通風口を囲むように前記センシングアセンブリに当接して設けられたことを特徴とする請求項８に記載のバッテリーパック。

【請求項10】

前記パックケースは、前記バッテリーモジュールのトッププレート及びボトムプレートとそれぞれ対面して密着する上板及び下板を備え、
前記クーラントチャネル部は、前記上板と一体的に形成される上部クーラントチャネル部及び前記下板と一体的に形成される下部クーラントチャネル部を含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のバッテリーパック。

【請求項11】

前記センシングアセンブリは、前記上部クーラントチャネル部の下面の下側に当接する上部突出板、及び前記下部クーラントチャネル部の上面の上側に当接する下部突出板をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。

【請求項12】

前記パックケースは、少なくとも一つの開口を備え、前記バッテリーモジュールのアウトレット通風口と対面する壁面をさらに含むことを特徴とする請求項８〜請求項１１のうちいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項13】

前記冷媒供給ユニットは、前記パックケースの外側に設けられるファンと、前記ファンから二つに分かれて前記上部クーラントチャネル部及び前記下部クーラントチャネル部と連通するように設けられたファンダクトとを含むことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のバッテリーパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパックに関し、より詳しくは、空気の流れがバッテリーセルのエッジ部分に沿って誘導される空冷式バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパックに関する。

【0002】

本出願は、２０１７年１２月６日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１６６４３３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、すべて本出願に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

近年二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、電力貯蔵装置（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などにも普遍的に適用されている。

【0004】

現在、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池セル、すなわち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ〜４．６Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が求められる場合、複数のバッテリーセルを直列で連結してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーパックに求められる充放電容量によって、多数のバッテリーセルを並列で連結してバッテリーパックを構成することもある。したがって、上記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は、求められる出力電圧または充放電容量によって多様に設定され得る。

【0005】

多数の二次電池セルを直列／並列で連結してバッテリーパックを構成する場合、予め決められた個数の二次電池セルを一つのバッテリーモジュールとして構成し、少なくとも一つのバッテリーモジュールとその他の構成要素を用いてバッテリーパックを構成する方法が一般的である。ここで、バッテリーモジュールやバッテリーパックを構成する二次電池セルとしては、一般に、相互積層し易いという利点を有するパウチ型二次電池が用いられる。

【0006】

一方、パウチ型二次電池は、充放電を繰り返す過程で熱が発生する。バッテリーモジュールには多数のパウチ型二次電池が狭い空間に密集しているため、バッテリーモジュールの作動中には温度が大きく上昇し得る。バッテリーモジュールの温度が適正温度より高くなる場合、性能が低下し得、酷い場合は爆発や発火の危険性もある。したがって、バッテリーモジュールの構成においては、冷却手段を確保することが非常に重要である。

【0007】

バッテリーモジュールの冷却方式としては、代表的に、空冷式と水冷式の二つが挙げられるが、漏電や防水問題などのため水冷式より空冷式が広く用いられている。

【0008】

従来技術による空冷式バッテリーモジュールは、一方向に積層配列されるバッテリーセル同士の間にギャップを設けて流路を確保し、該流路に空気を通過させる構造で設計されたものが多い。一例として、韓国特許公開第１０−２０１３−００３５１９２号公報には、単位セル同士の間にギャップを設け、空気が単位セル同士の間を流れながらバッテリーセルを冷却する技術が開示されている。また、韓国特許公開第１０−２０１４−０１４４７８１号公報には、電池セル同士の間に２枚の冷却フィンを接触させ、該２枚の冷却フィンの間に流路を設けて空気を流すことで、空気によって冷却された冷却フィンで電池セルを間接冷却する技術が開示されている。

【0009】

しかし、上記のような従来技術による空冷式バッテリーモジュールは、大きく二つの問題がある。第一、中大型バッテリーモジュール又はバッテリーパックの場合、空気流路を確保するための単位セル間の間隔のため、単位体積当りエネルギー密度が低い。第二、衝撃や振動が加えられる場合、単位セル同士が密着して流路が無くなるか、または、狭い流路に異物が入って流路が詰まる恐れがあって構造的安定性が足りない。外にも、単位セル同士の間隔を一定に維持するためカートリッジのような部品をさらに設けなければならず、カートリッジ組立工程が追加されてコストも上昇する問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーセル同士の間隔を無くし、空気の流れがバッテリーセルのエッジ領域に集中されるように流路を構成することで、エネルギー密度を高めることができるバッテリーモジュールを提供することを目的とする。

【0011】

また、少なくとも一つ以上の上記バッテリーモジュールを含み、空気の流れが上記バッテリーセルのエッジ領域に集中できる気流誘導構造を有するバッテリーパックを提供することを目的とする。

【0012】

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態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】

【0013】

本発明の一態様によれば、角管形態で提供されるモジュールハウジング、及び広い面が立てられて一方向に積層配列され、前記モジュールハウジング内に収納される複数のパウチ型バッテリーセルから構成されたセルアセンブリを備えるバッテリーモジュールであって、
前記パウチ型バッテリーセルから延びる電極リードを電気的に連結し、前記セルアセンブリの前面部及び後面部をそれぞれ覆うセンシングアセンブリを含み、前記モジュールハウジングの上部及び下部を形成するトッププレート及びボトムプレートと前記セルアセンブリとの間に冷却空気が流動可能な流路が形成され、前記センシングアセンブリの上端部及び下端部には、前記流路に冷却空気の流出入を許容する通風口が設けられたバッテリーモジュールが提供される。

【0014】

前記センシングアセンブリは、前記電極リードと連結されるバスバー、及び前記バスバーが前面に取り付けられて相互着脱可能であって、一方向に連続的に組み立てられる複数のセンシングハウジングパーツからなるセンシングハウジングを含み、前記通風口は前記複数のセンシングハウジングパーツの上端部及び下端部に形成され得る。

【0015】

前記パウチ型バッテリーセル同士は、互いに広い面が接触するように密着配置され得る。

【0016】

前記複数のセンシングハウジングパーツは、相互対応する凸起及び凹溝を備え、前記凸起が前記凹溝に嵌合されて組み立てられ得る。

【0017】

本発明の他の態様によるバッテリーモジュールは、前記流路上で前記パウチ型バッテリーセルのエッジ部分に密着し、一端が前記通風口の外側に露出するように設けられるヒートパイプをさらに含む。

【0018】

前記ヒートパイプは、前記パウチ型バッテリーセルの個数に対応するように備えられ得る。

【0019】

本発明のさらに他の態様によれば、上述した少なくとも一つのバッテリーモジュールと、内部空間に少なくとも一つの前記バッテリーモジュールを収納可能な箱状で設けられたパックケースと、前記パックケースの一側に結合され、少なくとも一つの前記バッテリーモジュールの一側の通風口に冷却空気を供給する冷媒供給ユニットとを含むバッテリーパックが提供される。

【0020】

少なくとも一つの前記バッテリーモジュールは、それぞれの前記バッテリーモジュールの通風口が同一線上に位置するように並んで密着配置された二つ以上のバッテリーモジュールであり、前記バッテリーモジュールの前面部に位置した通風口は冷却空気が流れ込むインレット通風口として定義され、後面部に位置した通風口は冷却空気が流れ出るアウトレット通風口として定義され、前記パックケースは、前記バッテリーモジュールの通風口が配列される第１方向に沿って前記パックケースの内部に設けられ、前記冷媒供給ユニットと連通して冷却空気の流れを前記第１方向に案内するクーラントチャネル部を含み得る。

【0021】

前記クーラントチャネル部は、縦断面が弧状であって、開放端が前記インレット通風口を囲むように前記センシングアセンブリに当接して設けられ得る。

【0022】

前記パックケースは、前記バッテリーモジュールのトッププレート及びボトムプレートとそれぞれ対面して密着する上板及び下板を備え、前記クーラントチャネル部は、前記上板と一体的に形成される上部クーラントチャネル部及び前記下板と一体的に形成される下部クーラントチャネル部を含み得る。

【0023】

前記センシングアセンブリは、前記上部クーラントチャネル部の下面の下側に当接する上部突出板、及び前記下部クーラントチャネル部の上面の上側に当接する下部突出板をさらに含み得る。

【0024】

前記パックケースは、少なくとも一つの開口を備え、前記バッテリーモジュールのアウトレット通風口と対面する壁面をさらに含み得る。

【0025】

前記冷媒供給ユニットは、前記パックケースの外側に設けられるファンと、前記ファンから二つに分かれて前記上部クーラントチャネル部及び前記下部クーラントチャネル部と連通するように設けられたファンダクトとを含み得る。

【発明の効果】

【0026】

本発明の一態様によれば、空冷式バッテリーモジュールであって、バッテリーセル同士の間隔を無くし、空気の流れがバッテリーセルのエッジ領域に集中されるように流路を構成することで、エネルギー密度を高めたバッテリーモジュールを提供することができる。

【0027】

また、本発明の他の態様によれば、簡便且つ容易な拡張性を有するセンシングアセンブリを備えたバッテリーモジュールを提供することができる。

【0028】

また、本発明のさらに他の態様によれば、冷却空気の流れが上記バッテリーモジュールの流路に集中できるように構成されたパックケース及びファンダクトを備えたバッテリーパックを提供することができる。

【0029】

本発明の効果は、上述した効果に限定されることなく、その他の効果は本明細書及び添付される図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者に明確に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの概略的な構成を示した斜視図である。

【図2】図１に示されたバッテリーモジュールの部分分解斜視図である。

【図3】縦方向に切断したバッテリーモジュールの斜視図である。

【図4】図３の部分拡大図である。

【図5】本発明の一実施形態によるセンシングアセンブリの正面図である。

【図6】図５に示されたセンシングアセンブリの部分分解斜視図である。

【図7】図２に対応する図面であって、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの部分分解斜視図である。

【図8】本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの縦断面図である。

【図9】本発明の一実施形態によるバッテリーパックの概略的な構成を示した斜視図である。

【図10】図９に示されたバッテリーパックのＩ−Ｉ’断面図である。

【図11】図１０の部分拡大図である。

【図12】図９に示されたバッテリーパックのＩＩ−ＩＩ’断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

本明細書に記載された実施形態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形態に過ぎず、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。

【0032】

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るため、図面の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、概略的に示され得る。したがって、各構成要素の大きさや比率は実際的な大きさや比率を専ら反映するものではない。

【0033】

図１は本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの概略的な構成を示した斜視図であり、図２は図１に示されたバッテリーモジュールの部分分解斜視図であり、図３は縦方向に切断したバッテリーモジュールの斜視図であり、図４は図３の部分拡大図である。

【0034】

これら図面は参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１００は、セルアセンブリ１１０、一対の緩衝パッド１２０、トッププレート１３０、ボトムプレート１４０、一対のサイドプレート１５０、及びセンシングアセンブリ１６０を含む。

【0035】

セルアセンブリ１１０は、パウチ型バッテリーセル１１１のみから構成されたセル積層体である。上記パウチ型バッテリーセル１１１は、互いに完全に密着して面同士が接触し、広い面が立てられて一方向に配列される。したがって、パウチ型バッテリーセル１１１の両側のエッジ部分１１１ａは、セルアセンブリ１１０の上端部と下端部を形成するようになる。ここで、上記パウチ型バッテリーセル１１１のエッジ部分１１１ａはウィング（ｗｉｎｇ）とも称される。

【0036】

このような本発明によるセルアセンブリ１１０は、別途の部品なく、パウチ型バッテリーセル１１１同士が互いに最大限密着しているため、バッテリーセル１１１同士の間に空気流路が存在する従来の空冷式バッテリーモジュール１００に比べて、単位体積当りエネルギー密度が高い。

【0037】

セルアセンブリ１１０の両側面部には一対の緩衝パッド１２０が配置される。パウチ型バッテリーセルは、充放電が繰り返される過程で電極が厚くなるか、または、副反応によって内部電解質が分解されてガスが発生し得る。このとき、電極の膨張及び／または発生したガスによってパウチ型バッテリーセル１１１が膨れ上がる現象を「スウェリング現象」とする。参考までに、スウェリング現象は、充放電時の電極膨張により多く影響を受ける。上記緩衝パッド１２０は、このようなパウチ型バッテリーセル１１１を圧迫して、バッテリーセル１１１の膨張を防止または緩和する。例えば、緩衝パッド１２０は、発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）またはエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）から、パウチ型バッテリーセル１１１の広い面と対面するサイズのフォーム形状で製造され得る。

【0038】

トッププレート１３０及びボトムプレート１４０と一対のサイドプレート１５０は、所定の面積のプレート状に設けられ、セルアセンブリ１１０の上／下部、そして両側面部に位置してセルアセンブリ１１０の上部、下部、左側面部、右側面部をそれぞれ覆う。このようなトッププレート１３０及びボトムプレート１４０、一対のサイドプレート１５０を総称してエンドプレートとし、これらはクリンチング（ｃｌｉｎｃｈｉｎｇ）方式で組み立てられて角管形態のモジュールハウジングを構成することができる。

【0039】

このようなトッププレート１３０及びボトムプレート１４０と一対のサイドプレート１５０は、セルアセンブリ１１０に対する機械的支持力を与え、セルアセンブリ１１０を外部の衝撃などから保護する役割をする。したがって、上記トッププレート１３０及びボトムプレート１４０と一対のサイドプレート１５０は、剛性を確保できるようにスチールなどの金属材質から製造することが望ましい。

【0040】

特に、図３及び図４に示したように、本発明によるバッテリーモジュール１００の流路Ｆは、上記トッププレート１３０と上記セルアセンブリ１１０の上端部との間、及び上記ボトムプレート１４０と上記セルアセンブリ１１０の下端部との間に形成される。

【0041】

パウチ型バッテリーセル１１１のエッジ部分１１１ａは、パウチ外装材が熱融着された部分を折り畳んだ部分であるため、表面が平坦ではない。したがって、パウチ型バッテリーセル１１１のエッジ部分１１１ａと、トッププレート１３０またはボトムプレートとの間には空間が形成され得る。本発明によるバッテリーモジュール１００では、このような空間が流路Ｆとして活用され、冷却空気が上記流路Ｆに沿って（Ｘ軸方向）流動しながらバッテリーセル１１１のエッジ部分１１１ａを直接冷却する。

【0042】

一方、このような流路Ｆの入口及び出口は、後述するセンシングアセンブリ１６０に設けられる。

【0043】

センシングアセンブリ１６０は、セルアセンブリ１１０の前面部及び後面部をそれぞれ覆い、パウチ型バッテリーセル１１１から延びる電極リード１１２を電気的に連結するための構成である。このようなセンシングアセンブリ１６０は、センシングハウジング１６２、及びセンシングハウジング１６２の前面に取り付けられるバスバー１６１を含む。パウチ型バッテリーセル１１１の電極リード１１２は、センシングハウジング１６２を通ってバスバー１６１に、例えば、超音波溶接などによって取り付けられ得る。

【0044】

特に、本発明によるセンシングハウジング１６２は、相互着脱可能であって、一方向に連続的に組み立て可能に設けられる複数のセンシングハウジングパーツ１６３から構成される。

【0045】

センシングハウジングパーツ１６３は、パウチ型バッテリーセル１１１の個数に対応する個数で設けられ、相互対応する凸起１６３ｂ及び凹溝１６３ｃを備えて、ブロック形態に嵌合されて組み立てられる。

【0046】

例えば、図５及び図６に示したように、センシングハウジングパーツ１６３は左側面に凸起１６３ｂが設けられ、その反対側である右側面に凹溝１６３ｃが設けられ得る。一つのセンシングハウジングパーツ１６３の凸起１６３ｂが他の一つのセンシングハウジングパーツ１６３の凹溝１６３ｃに嵌合されることで、これら二つのセンシングハウジングパーツ１６３は互いに当接するように組み立てられる。また、センシングハウジングパーツ１６３は相互スナップ−フィット締結されても良い。

【0047】

また、本発明によるバスバー１６１は、両端部が少なくとも二重に折り曲げられた形態で設けられ、二つのセンシングハウジングパーツ１６３が組み立てられるときに形成されるスリット１６２ａに上記両端部が嵌め込まれることで、上記二つのセンシングハウジングパーツ１６３の間に取り付けられる。

【0048】

このようなパターンでセンシングハウジングパーツ１６３及びバスバー１６１を一方向に組み立てて行けば、一つのセンシングアセンブリ１６０を完成することができる。

【0049】

本発明のように、センシングハウジングパーツ１６３及びバスバー１６１を組み立ててセンシングアセンブリ１６０を構成する場合、バッテリーセル１１１の個数が追加されてセルアセンブリ１１０の幅が変更されても、センシングハウジングパーツ１６３及びバスバー１６１を追加して組み立てることで、変更されたセルアセンブリ１１０と互換可能なセンシングアセンブリ１６０を製造することができる。

【0050】

また、本発明によるセンシングアセンブリ１６０には、上述したように、バッテリーモジュール１００の内部に形成される流路Ｆへの冷却空気の流出入を許容する通風口１６３ａがさらに備えられる。

【0051】

図１、図５及び図６を参照すれば、センシングアセンブリ１６０はセルアセンブリ１１０の前面部と後面部に一つずつ二つであり、通風口１６３ａは前面部／後面部のセンシングアセンブリ１６０の上端部と下端部に備えられる。すなわち、前面部に位置したセンシングアセンブリ１６０に備えられた通風口１６３ａは流路Ｆの入口になり、後面部に位置したセンシングアセンブリ１６０に備えられた通風口１６３ａは流路Ｆの出口になる。

【0052】

より具体的には、一つのセンシングハウジングパーツ１６３の上端部と下端部にそれぞれ二つずつの通風口１６３ａが備えられるが、各センシングハウジングパーツ１６３の裏面には一つのパウチ型バッテリーセル１１１が位置して、上記二つずつの通風口１６３ａは流路Ｆ上にある一つのパウチ型バッテリーセル１１１の両側エッジ部分１１１ａと同一線上に位置する。

【0053】

したがって、冷却空気が一側の通風口１６３ａを通って流路Ｆに流れ込むことで、バッテリーセル１１１の両側エッジ部分１１１ａに流れを集中させることができる。このような冷却空気は、それぞれのパウチ型バッテリーセル１１１のエッジ部分１１１ａに沿って流れながらバッテリーセル１１１から熱を吸収し、反対側の通風口１６３ａを通って流れ出ることができる。

【0054】

このようにバッテリーセル１１１のエッジを直接空冷する方式によれば、冷却板による間接冷却方式に比べて冷却効率が優れるだけでなく、バッテリーセル１１１同士を密着できるため、従来技術による空冷式バッテリーモジュール１００に比べてエネルギー密度を向上させることができる。

【0055】

以下、図７及び図８を参照して本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール１００について説明する。上述した実施形態と同じ部材は同じ部材番号で示して重なる説明を省略し、上述した実施形態との相違点を中心に説明する。

【0056】

本実施形態によるバッテリーモジュール１００にはヒートパイプ１７０がさらに含まれる。上記ヒートパイプ１７０は、流路Ｆ上で各パウチ型バッテリーセル１１１のエッジ部分１１１ａに取り付けられ、一端が通風口１６３ａの内外に設けられる。

【0057】

例えば、セルアセンブリ１１０をＣ−レート（ｒａｔｅｄ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ａｎ ｈｏｕｒ）の高いバッテリーセル１１１から構成する場合、各バッテリーセル１１１に熱伝導度の高いヒートパイプ１７０をさらに取り付けることで、冷却空気及びヒートパイプ１７０による直／間接冷却方式を適用してバッテリーセル１１１を冷却することもできる。

【0058】

このような本実施形態によるバッテリーモジュールは、ヒートパイプ１７０をさらに設けることで、上述した実施形態に比べて、冷却性能をさらに向上させることができる。

【0059】

以下、図９を参照して本発明によるバッテリーパック１０について説明する。上記バッテリーパック１０は、上述した少なくとも一つのバッテリーモジュール１００、内部空間に少なくとも一つの上記バッテリーモジュール１００を収納可能な箱状で設けられたパックケース２００、及び上記パックケース２００の一側に結合され、少なくとも一つの上記バッテリーモジュール１００の一側の通風口１６３ａに冷却空気を供給する冷媒供給ユニット３００を含む。

【0060】

本実施形態の場合、バッテリーパック１０は二つのバッテリーモジュール１００を含み、二つのバッテリーモジュール１００は前面部／後面部に位置した通風口１６３ａがそれぞれ（Ｙ軸方向に）同一線上に位置するように並んで密着配置されて、インタバスバーによって電気的に連結される。

【0061】

以下、バッテリーモジュール１００の一側の通風口１６３ａ、換言すれば、バッテリーモジュール１００の前面部に位置した通風口１６３ａが配列される方向を第１方向とし、バッテリーモジュール１００内で流路Ｆが形成される方向を第２方向とする。図９を見れば、Ｙ軸方向が第１方向になり、Ｘ軸方向が第２方向になる。また、バッテリーモジュール１００の前面部に位置した通風口１６３ａをインレット通風口１６３ａとし、後面部に位置した通風口１６３ａをアウトレット通風口とする。

【0062】

図１０及び図１１を参照すれば、本発明によるパックケース２００は、内部に、バッテリーモジュール１００のインレット通風口１６３ａが配列される第１方向に沿って空気の流れを案内する通路役割をするクーラントチャネル部２１０、２２０を備える。そして、上記パックケース２００の外側壁面に冷媒供給ユニット３００が取り付けられ、上記冷媒供給ユニット３００は上記クーラントチャネル部２１０、２２０のみに連通するように構成される。したがって、冷媒供給ユニット３００を作動させれば、上記クーラントチャネル部２１０、２２０のみに外部空気が流れ込むようになる。

【0063】

また、本実施形態による上記クーラントチャネル部２１０、２２０は、縦断面が弧状であって、開放端２１０ａ、２２０ａが上記バッテリーモジュール１００のインレット通風口１６３ａを囲むようにセンシングアセンブリ１６０に当接して設けられている。

【0064】

このようなクーラントチャネル部２１０、２２０に流れ込んだ外部空気は第１方向に沿って流動しながらインレット通風口１６３ａを通って分岐し、第２方向に流れることができる。上記インレット通風口１６３ａを通過した外部空気は、上述したように、バッテリーモジュール１００の流路Ｆ上に露出しているバッテリーセル１１１のエッジ部分１１１ａに沿って流れながらバッテリーセル１１１を冷却させ、アウトレット通風口を通ってバッテリーモジュール１００の外に流れ出ることができる。そして、バッテリーモジュール１００の外に流れ出た熱い空気は、流れ方向を変えずにパックケース２００の壁面を通過して外部に排出される。上記パックケース２００の壁面は、上記アウトレット通風口の対向側に位置した壁面であって、少なくとも一つの開口２５０を備え、上記少なくとも一つの開口２５０を通じて熱い空気をパックケース２００の外部に排出することができる。

【0065】

以下、図１１及び図１２を参照してパックケース２００のクーラントチャネル部２１０、２２０とバッテリーモジュール１００のインレット通風口１６３ａと冷媒供給ユニット３００との接続構造をより詳しく説明する。

【0066】

本実施形態において、クーラントチャネル部２１０、２２０は、上部クーラントチャネル部２１０及び下部クーラントチャネル部２２０を含み、上記上部クーラントチャネル部２１０及び上記下部クーラントチャネル部２２０はパックケース２００の上板２３０及び下板２４０に一体的に形成される。

【0067】

上記上板２３０及び下板２４０は、バッテリーモジュール１００のトッププレート１３０及びボトムプレート１４０とそれぞれ対面して密着し、上板２３０及び下板２４０の一側辺部分は他の部分よりも厚いブロック形態で形成される。

【0068】

上部クーラントチャネル部２１０と下部クーラントチャネル部２２０は、このような上板２３０と下板２４０のブロック形態の一側辺部分に、縦断面が弧状又はＵ字状になるように設けられる。また、上記ブロック形態の一側辺部分は、上板２３０と下板２４０との間に側面板を結合するとき、ボルトを締結する部分として使用され得る。

【0069】

一方、バッテリーモジュール１００のセンシングアセンブリ１６０は、上記上部クーラントチャネル部２１０の下面の下側に当接する上部突出板１６３ｄ、及び上記下部クーラントチャネル部２２０の上面の上側に当接する下部突出板１６３ｅをさらに含むことができる。

【0070】

このような構成によれば、図１１のように、バッテリーモジュール１００は、上記上部突出板１６３ｄ及び下部突出板１６３ｅが上部クーラントチャネル部２１０と下部クーラントチャネル部２２０との間に挟まれる形態でパックケース２００の内部に配置される。

【0071】

また、センシングアセンブリ１６０の前面部は、上部クーラントチャネル部２１０と下部クーラントチャネル部２２０の開放端が当接するように密着配置され得る。この場合、インレット通風口１６３ａは上記上部突出板１６３ｄの上側と上記下部突出板１６３ｅの下側の２ヶ所に位置するため、上部クーラントチャネル部２１０と下部クーラントチャネル部２２０によって完全に覆われ得る。

【0072】

図１２を参照すれば、冷媒供給ユニット３００は、ファン３１０、及び上記ファン３１０から上記クーラントチャネル部２１０、２２０と連結されるファンダクト３２０を含む。

【0073】

ファンダクト３２０は、上記ファン３１０から二つに分かれて、第１ダクト３２０ａ及び第２ダクト３２０ｂを含む。上記第１ダクト３２０ａは、上記上部クーラントチャネル部２１０と連通し、上記第２ダクト３２０ｂは上記下部クーラントチャネル部２２０と連通するように設けられる。したがって、上記ファンダクト３２０は、第１方向に略Ｙ字状の空気通路を形成すると理解できる。

【0074】

すなわち、ファン３１０が駆動されれば、ファンダクト３２０に沿ってパックケース２００の内部に外部空気が流れ込まれる。このとき、ファンダクト３２０がＹ字状であって上記上部クーラントチャネル部２１０及び下部クーラントチャネル部２２０と連結されるため、外部空気の流れはパックケース２００の内部で上記上部クーラントチャネル部２１０及び下部クーラントチャネル部２２０のみに集中され、流速を速く維持することができる。パックケース２００において、空気は上部クーラントチャネル部２１０及び下部クーラントチャネル部２２０に沿って流れながら分岐してインレット通風口１６３ａを通過し、バッテリーモジュール１００内部の流路Ｆに流れ込んでバッテリーセル１１１を冷却させる。

【0075】

以上のような本発明の構成によれば、バッテリーセル１１１同士の間隔を無くすことでエネルギー密度を高め、空気の流れをバッテリーセル１１１のエッジ領域に集中させることでバッテリーセル１１１を効果的に空冷できるバッテリーモジュール１００及びバッテリーパック１０を提供することができる。

【0076】

一方、本発明によるバッテリーパック１０は、本発明による少なくとも一つのバッテリーモジュール、パックケース、冷媒供給ユニットの外にも、詳しく図示していないが、バッテリーモジュールの充放電を制御するための各種の装置、例えば、ＢＭＳ、電流センサ、ヒューズなどをさらに含み得る。

【0077】

本発明によるバッテリーパックは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車、または、電力貯蔵装置（ＥＳＳ）に適用することができる。

【0078】

以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

【0079】

一方、本明細書において、上、下、左、右、前、後のように方向を表す用語が使われたが、このような用語は説明の便宜上使用されたものであって、観測者の位置や対象になる物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】

【0080】

１０ バッテリーパック
１００ バッテリーモジュール
１１０ セルアセンブリ
１１１ バッテリーセル
１１１ａ エッジ部分
１１２ 電極リード
１２０ 緩衝パッド
１３０ トッププレート
１４０ ボトムプレート
１５０ サイドプレート
１６０ センシングアセンブリ
１６１ バスバー
１６２ センシングハウジング
１６２ａ スリット
１６３ センシングハウジングパーツ
１６３ａ インレット通風口
１６３ｂ 凸起
１６３ｃ 凹溝
１６３ｄ 上部突出板
１６３ｅ 下部突出板
１７０ ヒートパイプ
２００ パックケース
２１０ 上部クーラントチャネル部
２１０ａ 開放端
２２０ 下部クーラントチャネル部
２２０ａ 開放端
２３０ 上板
２４０ 下板
２５０ 開口
３００ 冷媒供給ユニット
３１０ ファン
３２０ ファンダクト
３２０ａ 第１ダクト
３２０ｂ 第２ダクト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】