特許 6797301 バッテリーモジュール

(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】6797301

(24)【登録日】2020年11月19日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】バッテリーモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6556 20140101AFI20201130BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20201130BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20201130BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20201130BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20201130BHJP

   H01M 10/6567 20140101ALI20201130BHJP

   H01M 10/6561 20140101ALI20201130BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/6556

   H01M2/10 S

   H01M10/647

   H01M10/613

   H01M10/625

   H01M10/6567

   H01M10/6561

【請求項の数】14

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2019-527905(P2019-527905)

(86)(22)【出願日】2018年2月12日

(65)【公表番号】特表2020-500409(P2020-500409A)

(43)【公表日】2020年1月9日

(86)【国際出願番号】KR2018001822

(87)【国際公開番号】WO2019004553

(87)【国際公開日】20190103

【審査請求日】2019年5月23日

(31)【優先権主張番号】10-2017-0081353

(32)【優先日】2017年6月27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】ウン−ア・チュ

(72)【発明者】

【氏名】ハン−ジュネ・チェ

(72)【発明者】

【氏名】ソン−ウォン・ソ

(72)【発明者】

【氏名】ダル−モ・カン

(72)【発明者】

【氏名】チョン−オ・ムン

(72)【発明者】

【氏名】ユン−ク・イ

【審査官】 下林 義明

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００９３６１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０１１１７６１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／５２ − １０／６６７

Ｈ０１Ｍ ２／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の二次電池を備えるセルアセンブリ、及び
１つ以上の側壁を備えて、前記側壁によって限定された内部空間に前記セルアセンブリを収納し、前記側壁に冷却流路が内設されたモジュールハウジング、
を含むバッテリーモジュールにおいて、
前記バッテリーモジュールは、前記冷却流路と他のバッテリーモジュールの冷却流路とを互いに連結するための流路連結部材をさらに含むことを特徴とするバッテリーモジュール。

【請求項2】

前記側壁は、上壁、下壁、左側壁及び右側壁を備え、
前記冷却流路は、前記左側壁及び前記右側壁に内設されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項3】

前記冷却流路は、前記モジュールハウジングの側壁の前後方の両端部を貫通する構造で形成された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4】

前記冷却流路は、冷媒が流れ込む流入口が前記モジュールハウジングの側壁の一端面に形成され、冷媒が排出される排出口が前記モジュールハウジングの側壁の他端面に形成された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】

前記冷却流路は、前記流入口から前記排出口まで直線状に延びた構造であることを特徴とする請求項４に記載のバッテリーモジュール。

【請求項6】

前記モジュールハウジングは、前記内部空間が両方向に開放された中空構造である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7】

前記流路連結部材は、前記モジュールハウジングの側壁の前後方向の一端部及び／又は他端部にそれぞれ位置し、
前記流路連結部材は、前記バッテリーモジュールの冷却流路に一部が挿入連結される連結チューブ、及び
前記連結チューブの外面を囲む中空構造のストッパを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項8】

前記連結チューブは、両端部が前記ストッパから前後方に突出した形態で構成されたことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーモジュール。

【請求項9】

前記流路連結部材は、少なくとも１つのバッテリーモジュールの冷却流路の一端から他端まで貫通挿入される冷却チューブを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項10】

前記バッテリーモジュールは、複数のバッテリーモジュールの間に介在され、前記冷却チューブが挿入されるように中空構造で形成された間隔調節部材をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のバッテリーモジュール。

【請求項11】

前記間隔調節部材は、前記冷却チューブの上部面を覆う上部カバー、及び
前記上部カバーと締結され、前記冷却チューブの下部面を覆う下部カバー、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーモジュール。

【請求項12】

前記冷却チューブは、長さ方向の端部が互いに連結された複数のチューブを備えることを特徴とする請求項９に記載のバッテリーモジュール。

【請求項13】

請求項１〜請求項１２のうちいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも２つ以上を含むバッテリーパック。

【請求項14】

請求項１３に記載のバッテリーパックを含む自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の二次電池を収容するバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、セルアセンブリに発生した熱を効果的に放出できるように冷却流路が内設されたモジュールハウジングを含むバッテリーモジュール及びバッテリーパックに関する。

【0002】

本出願は、２０１７年０６月２７日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００８１３５３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】

現在、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、リチウム二次電池などの二次電池が常用化しているが、中でもリチウム二次電池はニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であり、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。

【0004】

このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として使用する。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板がセパレータを介在して配置された電極組立体、及び電極組立体を電解液とともに密封収納する外装材、すなわち電池パウチ外装材を備える。

【0005】

最近は、携帯型電子機器のような小型装置だけでなく、自動車や電力貯蔵装置のような中大型装置にも二次電池が広く適用されている。このように中大型装置に適用される場合、容量及び出力を高めるために多数の二次電池が電気的に連結される。特に、中大型装置には、積層が容易であるという長所から、パウチ型二次電池が多く用いられる。

【0006】

一方、近年、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造の必要性が高くなるにつれ、多数の二次電池が直列及び／または並列で連結された多数のバッテリーモジュールを集合させた構造のバッテリーパックに対する需要が伸びている。

【0007】

このような多数のバッテリーモジュールを備えたバッテリーパックは、多数の二次電池が狭い空間に密集する形態で製造されるため、それぞれの二次電池から発生する熱を容易に放出することが重要である。さらに、二次電池の充電または放電の過程は電気化学的反応によって行われるため、二次電池は周辺温度の影響を受けるようになる。

【0008】

例えば、最適温度が維持されていない高温条件に晒された状態で充放電過程が行われれば、二次電池の充放電効率性が低下し、それによって正常駆動による性能を保障し難い恐れがある。

【0009】

したがって、従来技術のバッテリーモジュールは、二次電池で電力を生産する過程で発生した熱を冷却して二次電池の温度を適正に維持するための冷却部材を別に備えている。

【0010】

図１は、従来のバッテリーモジュールを概略的に示した断面図である。

【0011】

図１のように、従来技術の冷却部材を適用したバッテリーモジュール１０は、モジュールハウジング１１の下面に熱伝導性が高い材質で構成されたパックトレイ１３を備えている。すなわち、従来技術では、このようなパックトレイ１３がセルアセンブリのそれぞれの二次電池１２から発生した熱を吸収し、吸収した熱をパックトレイ１３の下部に接しているヒートシンク１４に伝達し、さらにヒートシンク１４を冷却水によって冷却する方式を用いた。

【0012】

しかし、従来技術のバッテリーモジュールは、別途のヒートシンクを下部又は上部に備えることから、自動車のようにバッテリーモジュールの上下方向の高さが制限される場合はバッテリーモジュールの上下方向の空間に制約があるため、バッテリーモジュールの大きさを増大させ、それによってエネルギー密度を上昇させるのに限界があった。

【0013】

さらに、従来技術のバッテリーモジュールは、二次電池で発生した熱がまずモジュールハウジングに伝達され、さらにモジュールハウジングの熱がパックトレイに伝達され、最後にヒートシンクに熱が伝達されるなど、多くの部材の伝導区間を経て熱が伝達されるため、放熱効率が著しく低下するという短所があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、放熱効率を高めるとともに、エネルギー密度を効果的に向上できるモジュールハウジングを備えたバッテリーモジュール及び自動車を提供することを目的とする。

【0015】

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】

【0016】

上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリーモジュールは、複数の二次電池を備えるセルアセンブリ；及び１つ以上の側壁を備えて、前記側壁によって限定された内部空間に前記セルアセンブリを収納し、前記側壁に冷却流路が内設されたモジュールハウジング；を含むことができる。

【0017】

ここで、前記側壁は、上壁、下壁、左側壁及び右側壁を備え、前記冷却流路は、前記左側壁及び前記右側壁に内設され得る。

【0018】

さらに、前記冷却流路は、前記モジュールハウジングの側壁の前後方の両端部を貫通する構造で形成され得る。

【0019】

そして、前記冷却流路は、冷媒が流れ込む流入口が前記モジュールハウジングの側壁の一端面に形成され、冷媒が排出される排出口が前記モジュールハウジングの側壁の他端面に形成され得る。

【0020】

さらに、前記冷却流路は、前記流入口から前記排出口まで直線状に延びた構造であり得る。

【0021】

一方、前記モジュールハウジングは、前記内部空間が両方向に開放された中空構造であり得る。

【0022】

また、前記バッテリーモジュールは、前記冷却流路と他のバッテリーモジュールの冷却流路とを互いに連結するための流路連結部材をさらに含むことができる。

【0023】

さらに、前記流路連結部材は、前記モジュールハウジングの側壁の前後方向の一端部及び／又は他端部にそれぞれ位置し得る。

【0024】

そして、前記流路連結部材は、前記バッテリーモジュールの冷却流路に一部が挿入連結される連結チューブ、及び前記連結チューブの外面を囲む中空構造のストッパを含むことができる。

【0025】

さらに、前記連結チューブは、両端部が前記ストッパから前後方に突出した形態で構成され得る。

【0026】

一方、前記流路連結部材は、少なくとも１つのバッテリーモジュールの冷却流路の一端から他端まで貫通挿入される冷却チューブを備えることができる。

【0027】

また、前記バッテリーモジュールは、複数のバッテリーモジュールの間に介在され、前記冷却チューブが挿入されるように中空構造で形成された間隔調節部材をさらに含むことができる。

【0028】

さらに、前記間隔調節部材は、前記冷却チューブの上部面を覆う上部カバー；及び前記上部カバーと締結され、前記冷却チューブの下部面を覆う下部カバーを含むことができる。

【0029】

そして、前記冷却チューブは、長さ方向の端部が互いに連結された複数のチューブを備えることができる。

【0030】

また、上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリーモジュールを含む。

【0031】

また、上記の課題を達成するため、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含む。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、バッテリーモジュールは、バッテリーモジュールで発生した熱を排出させるためのヒートシンクの構成がなくても、従来技術と異って、セルアセンブリの熱を効果的に排出できるため、製造コストを節減し、バッテリーモジュールの体積を減少させることができる。

【0033】

さらに、本発明は、ヒートシンクが配置される空間を活用できるため、より大きい体積のセルアセンブリを収納でき、エネルギー密度を向上させることができる。

【0034】

また、本発明によれば、モジュールハウジングの側壁に直線状に延びた冷却流路が内設される場合、冷媒が冷却流路に沿って移動する間に干渉が起きることを最小化できるため、冷媒移送の停滞なく迅速に循環させて冷却効率を高めることができる。

【0035】

また、本発明によれば、流路連結部材を使用して、複数のバッテリーモジュールの冷却流路同士を連結し易いだけでなく、複数のバッテリーモジュールを一定間隔で配列することができる。

【0036】

さらに、本発明によれば、一本の長い冷却チューブを使用して複数のバッテリーモジュールの冷却流路を連結する場合に冷却流路間の連結構造で生じ得る冷媒の漏れを予め防止でき、複数のバッテリーモジュールを一定方向に一様に配列することができる。

【0037】

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】従来のバッテリーモジュールを概略的に示した断面図である。

【図2】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した分離斜視図である。

【図3】図２のバッテリーモジュールの冷却流路を概略的に示した透視側面図である。

【図4】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるモジュールハウジング及び流路連結部材を概略的に示した斜視図である。

【図5】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの流路連結部材のみを概略的に示した斜視図である。

【図6】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールと流路連結部材とを分離した状態を概略的に示した分離斜視図である。

【図7】本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した斜視図である。

【図8】本発明のさらに他の実施例による複数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。

【図9】図８のバッテリーモジュールの一部構成であるＣ領域に位置した間隔調節部材を拡大して示した拡大斜視図である。

【図10】本発明のさらに他の実施例による、バッテリーモジュールの冷却チューブに取り付けられた構造の間隔調節部材を概略的に示した斜視図である。

【図11】図８に示されたＣ領域の冷却チューブの一部が分離された状態を示した分離斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

図２は本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した分離斜視図であり、図３は図２のバッテリーモジュールの冷却流路を概略的に示した透視側面図である。

【0042】

図２及び図３を参照すれば、本発明によるバッテリーモジュール４００は、セルアセンブリ１００及びモジュールハウジング３００を含むことができる。

【0043】

前記セルアセンブリ１００は、複数の二次電池１１０を備えることができる。

【0044】

このとき、前記二次電池１１０は、パウチ型二次電池１１０であり得る。特に、このようなパウチ型二次電池１１０は、電極組立体、電解質及びパウチ外装材を備えることができる。

【0045】

ここで、電極組立体は、１つ以上の正極板及び１つ以上の負極板がセパレータを介在して配置された形態で構成され得る。より具体的に、電極組立体は、１つの正極板と１つの負極板とがセパレータと一緒に巻き取られた巻取型、及び複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介在して積層された積層型などに分けられる。

【0046】

また、パウチ外装材は、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備える形態で構成され得る。このようなパウチ外装材は、電極組立体と電解液などの内部構成要素を保護し、電極組立体と電解液による電気化学的性質に対する補完及び放熱性などを向上させるために金属薄膜、例えばアルミニウム薄膜が含まれた形態で構成され得る。そして、このようなアルミニウム薄膜は、電極組立体及び電解液のような二次電池１１０内部の構成要素と二次電池１１０外部の他の構成要素との電気的絶縁性を確保するため、絶縁物質で形成された絶縁層の間に介在され得る。

【0047】

特に、パウチ外装材は、２つのパウチで構成され得、そのうち少なくとも１つに凹んだ形態の内部空間が形成され得る。そして、このようなパウチの内部空間には電極組立体が収納され得る。そして、２つのパウチの外周面にはシーリング部が備えられ、そのようなシーリング部が相互融着されることで、電極組立体が収容された内部空間が密閉される。

【0048】

それぞれのパウチ型二次電池１１０は、電極リード１１１を備え、このような電極リード１１１には正極リード及び負極リードが含まれ得る。

【0049】

より具体的に、電極リード１１１は、パウチ外装材の前方または後方の外周面に位置したシーリング部から前方または後方に突出するように構成され得る。そして、このような電極リード１１１は、二次電池１１０の電極端子として機能することができる。例えば、図２に示されたように、１つの電極リード１１１は二次電池１１０から前方に突出する形態で構成され、他の１つの電極リード１１１は二次電池１１０から後方に突出する形態で構成され得る。

【0050】

したがって、本発明のこのような構成によれば、１つの二次電池１１０において、正極リードと負極リードとの干渉がなくなり、電極リード１１１の面積を拡大でき、電極リード１１１とバスバーとの間の溶接工程などをより容易に行うことができる。

【0051】

また、前記パウチ型二次電池１１０は、バッテリーモジュール４００に複数個含まれて、少なくとも一方向に積層されて配列され得る。例えば、図２に示されたように、複数のパウチ型二次電池１１０が左右方向に並んで積層された形態で構成され得る。このとき、それぞれのパウチ型二次電池１１０は、Ｆ方向から眺めたとき、２つの広い面が左右側にそれぞれ位置し、上部と下部、前方と後方にはシーリング部が位置するように地面に略垂直に立てられる形態で配置され得る。換言すれば、それぞれの二次電池１１０は、上下方向に立てられた形態で構成され得る。

【0052】

一方、本明細書における前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語は、観測者の位置や対象が置かれた形態によって変わり得る。ただし、本明細書では、説明の便宜上、Ｆ方向から眺めるときを基準にして、前、後、左、右、上、下などの方向を区分して示すことにする。

【0053】

上述したパウチ型二次電池１１０の構成については、本願発明が属する技術分野の当業者にとって自明な事項であるため、より詳細な説明は省略する。そして、本発明によるセルアセンブリ１００には、本願発明の出願時点で公知された多様な二次電池を採用できる。

【0054】

一方、前記モジュールハウジング３００は、バッテリーモジュール４００において、外装材の役割を果たすことができる。これによって、前記モジュールハウジング３００は、バッテリーモジュール４００に構造的安定性を与え、衝撃や異物など外部の他の物理的な要素からセルアセンブリ１００のような内部に収納された構成要素を保護する役割を果たす。そのため、前記モジュールハウジング３００は、鋼またはアルミニウムのような金属材質で構成され得る。

【0055】

特に、アルミニウムを含む金属材質でモジュールハウジング３００を構成する場合、アルミニウムの高い熱伝導性によってセルアセンブリ１００で発生した熱をモジュールハウジング３００の外部に効果的に放出することができる。

【0056】

また、前記モジュールハウジング３００は、１つ以上の側壁３０１、３０２、３０３、３０４を備えることができる。

【0057】

具体的に、前記側壁３０１、３０２、３０３、３０４は、複数個で構成される場合、互いに連結されている構造であり得る。例えば、前記側壁３０１、３０２、３０３、３０４は、Ｆ方向から眺めたとき、セルアセンブリ１００を基準に、上壁３０１、下壁３０２、左側壁３０３及び右側壁３０４を備え、これら側壁３０１、３０２、３０３、３０４は互いに連結された構造であり得る。

【0058】

そして、前記モジュールハウジング３００には、前記セルアセンブリ１００を収納できるように、前記側壁３０１、３０２、３０３、３０４によって限定される内部空間が形成され得る。具体的に、前記内部空間は、セルアセンブリ１００の外部形状と対応する内部構造を有し得る。

【0059】

例えば、図２及び図３に示されたように、前記モジュールハウジング３００は、全体形状が略直方体であるセルアセンブリ１００を内部に収容できるように、前記モジュールハウジング３００の上壁３０１及び下壁３０２が左側壁３０３及び右側壁３０４と互いに直角を成すように連結された構造であり得る。

【0060】

さらに、前記モジュールハウジング３００には、上壁３０１、下壁３０２、左側壁３０３及び右側壁３０４のうち１つ以上がセルアセンブリ１００の少なくとも１つの側面と接するように内部空間が備えられ得る。すなわち、前記モジュールハウジング３００の側壁３０１、３０２、３０３、３０４とセルアセンブリ１００の外面とが直接接触する面積が大きくなるほど、セルアセンブリ１００で発生した熱が効果的にモジュールハウジング３００に伝導できる。

【0061】

図３に示されたように、前記モジュールハウジング３００は、セルアセンブリ１００の上面、下面、左側面及び右側面と接するように、上壁３０１、下壁３０２、左側壁３０３及び右側壁３０４が形成され得る。

【0062】

そして、前記モジュールハウジング３００は、前記内部空間が両方向に開放された中空構造であり得る。具体的に、前記中空構造は、複数のバッテリーモジュール４００が前後方向に配列されるとき、バッテリーモジュールの配列方向に沿って内部空間が開放された構造で構成され得る。

【0063】

より具体的に、前記モジュールハウジング３００は、上壁３０１、下壁３０２、左側壁３０３及び右側壁３０４が一体化した形態で形成されたモノフレームを備えることができる。

【0064】

ここで、一体化した形態とは、例えば、鋳造法などを用いて、１つの本体として構成された形態を意味する。具体的に、前記モジュールハウジング３００は、上壁３０１、下壁３０２、左側壁３０３及び右側壁３０４の両端部が互いに連結された構造であり得る。

【0065】

例えば、図２に示されたように、モジュールハウジング３００は、前後方向が開放され、上壁３０１、下壁３０２、左側壁３０３及び右側壁３０４の両端部が互いに連結された四角管状に構成され得る。

【0066】

一方、前記モジュールハウジング３００の側壁３０１、３０２、３０３、３０４には冷却流路３１０が内設され得る。

【0067】

具体的に、前記冷却流路３１０は、冷却水や空気のような冷却用流体（冷媒）が流動するように構成され得る。ここで、前記冷却用流体は、前記モジュールハウジング３００の冷却流路３１０に連結された別途の循環供給装置（図示せず）から循環供給され得る。

【0068】

さらに、前記冷却流路３１０は、モジュールハウジング３００の側壁３０１、３０２、３０３、３０４のうち、少なくとも１つの側壁に少なくとも１つが形成され得る。例えば、図２に示されたように、２つの側壁３０３、３０４に、それぞれ３つの冷却流路３１０が形成され得る。ただし、それぞれの側壁に形成された冷却流路３１０の個数が増加するほどセルアセンブリ１００の冷却効果も増大するが、冷却流路３１０が過剰に形成される場合、モジュールハウジング３００の耐久性が低下し得るため、冷却流路の個数はモジュールハウジングの材質、構成、形態などによって適切に設定され得る。

【0069】

したがって、本発明のこのような構成によれば、バッテリーモジュール４００で発生した熱を排出させるためのヒートシンクの構成がなくても、セルアセンブリ１００の熱を効果的に排出できるため、製造コストを節減し、バッテリーモジュール４００の体積を減少させることができる。

【0070】

そして、前記モジュールハウジング３００は、鋳造方式で製造できる。

【0071】

ここで、鋳造は、例えば、ダイキャスト（ｄｉｅ ｃａｓｔｉｎｇ）であり得る。ダイキャストとは、金属材料を加熱して溶融した後、所望の模様の金型に注入して鋳物を製造する方式である。このように鋳造によってモジュールハウジング３００を製造する場合、追加的な仕上げ作業なく、冷却流路３１０の複雑な構造を精密に形成できる。

【0072】

したがって、本発明のこのような構成によれば、２つ以上に分けられた部材を互いに結合して形成するモジュールハウジングと比べて、鋳造によって一体的に構成されたモジュールハウジング３００は別途の締結工程を省くことができ、製造時間を短縮させることができる。また、前記モジュールハウジング３００は、分離結合された形態より熱伝導率を高めることができ、セルアセンブリ１００から発生した熱を効果的に放出させることができる。

【0073】

さらに、前記冷却流路３１０は、前記モジュールハウジング３００の左側壁３０３及び右側壁３０４に内設され得る。具体的に、前記冷却流路３１０は、前記モジュールハウジング３００の左側壁３０３及び右側壁３０４の上部、中部及び下部のそれぞれに形成され得る。例えば、図２に示されたように、モジュールハウジング３００の左側壁３０３及び右側壁３０４それぞれの上部、中部、下部に冷却流路３１０が形成され、各側壁毎に３つの冷却流路３１０が形成され得る。

【0074】

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記冷却流路３１０が内設されたモジュールハウジング３００の左側壁３０３及び右側壁３０４に比べて上壁３０１と下壁３０２の厚さを最小化できるため、バッテリーモジュール４００の上下方向の空間をさらに活用でき、上下方向に長く形成されたセルアセンブリ１００が収納可能であり、エネルギー密度がさらに高いバッテリーモジュール４００を具現することができる。

【0075】

さらに、前記冷却流路３１０は、前記モジュールハウジング３００の側壁３０１、３０２、３０３、３０４の前後方の両端部を貫通する構造で形成され得る。具体的に、前記冷却流路３１０は、冷媒が流れ込む流入口３１１が前記モジュールハウジング３００の側壁３０１、３０２、３０３、３０４の一端面に形成され、冷媒が排出される排出口３１２が前記モジュールハウジング３００の側壁３０１、３０２、３０３、３０４の他端面に形成され得る。

【0076】

例えば、図３に示されたように、冷媒が流れ込む流入口３１１が前記モジュールハウジング３００の左側壁３０３及び右側壁３０４の一端面に形成され、冷媒が排出される排出口３１２が前記モジュールハウジング３００の右側壁３０４及び左側壁３０３の他端面に形成され得る。

【0077】

しかし、前記冷却流路３１０の構造がこのような形態のみに限定されることはなく、モジュールハウジング３００の冷却流路３１０に供給される冷媒の供給ラインの位置、または複数のバッテリーモジュール４００の配列方向を考慮して適切に変更され得る。

【0078】

さらに、図３に示されたように、前記冷却流路３１０は、前記流入口３１１から前記排出口３１２まで直線状に延びる構成であり得る。具体的に、前記冷却流路３１０の排出口３１２は、流入口３１１の上下方向の高さと同じ高さに該当する側壁３０１、３０２、３０３、３０４の他端面に形成され得る。

【0079】

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記冷却流路３１０が直線状に延びた方向が複数のバッテリーモジュール４００の配列方向と一致する場合、冷媒が複数のバッテリーモジュール４００の冷却流路３１０に沿って移動するときに生じ得る干渉を最小化できるため、複数のバッテリーモジュール４００に冷媒を停滞なく迅速に循環させて冷却効率を高めることができる。

【0080】

しかし、前記冷却流路の構造が直線状に延びた構成のみに限定されることはなく、収納されたセルアセンブリ１００の配列分布などに合わせて冷却流路が延びる構造を多様化し得る。例えば、前記冷却流路は折曲構造、曲線構造などを含み得る。

【0081】

図４は本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるモジュールハウジング及び流路連結部材を概略的に示した斜視図であり、図５は本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの流路連結部材のみを概略的に示した斜視図であり、図６は本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールと流路連結部材とを分離した状態を概略的に示した分離斜視図である。ただし、図４及び図６には、説明の便宜上、セルアセンブリは示されていない。

【0082】

図２とともに、図４〜図６を参照すれば、前記バッテリーモジュール４００は流路連結部材２２０をさらに含むことができる。

【0083】

具体的に、前記流路連結部材２２０は、１つのモジュールハウジング３００の冷却流路３１０と他の１つのモジュールハウジング３００の冷却流路３１０とを互いに連結するように構成され得る。

【0084】

例えば、前記流路連結部材２２０は、前記モジュールハウジング３００の側壁３０１、３０２、３０３、３０４の一端部及び他端部の少なくとも１つの端部に位置し得る。例えば、図６に示されたように、モジュールハウジング３００の左側壁３０３及び右側壁３０４の他端部（後方の端部）には６つの流路連結部材２２０が結合され得る。

【0085】

また、前記流路連結部材２２０は、複数のバッテリーモジュール４００のうち、内側に位置したバッテリーモジュール４００の場合、前記モジュールハウジング３００の側壁３０１、３０２、３０３、３０４の前後方の両端部それぞれに位置し得る。例えば、図６に示されたように、３つのバッテリーモジュール４００のうち、中間に位置したバッテリーモジュール４００のモジュールハウジング３００の左側壁３０３及び右側壁３０４の前後方の両端部には１２つの流路連結部材２２０が結合され得る。

【0086】

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記流路連結部材２２０の一部を冷却流路に挿入するだけで、複数のバッテリーモジュール４００の冷却流路３１０同士を簡単に連結できるという利点がある。

【0087】

さらに、前記流路連結部材２２０は、連結チューブ２２２及びストッパ２２４を含むことができる。

【0088】

ここで、前記連結チューブ２２２は、前記モジュールハウジング３００の冷却流路３１０に一部が挿入連結される構造で形成され得る。
具体的に、１つのモジュールハウジング３００の冷却流路３１０に連結チューブ２２２の一端部が挿入連結され、他の１つのモジュールハウジング３００の冷却流路３１０に連結チューブ２２２の他端部が挿入連結され得る。例えば、図５に示されたように、前記連結チューブ２２２は直線状に延びた管状であり得、前記連結チューブ２２２の両端部が相異なるバッテリーモジュール４００の冷却流路３１０にそれぞれ挿入され得る。

【0089】

ここで、前記ストッパ２２４は、前記連結チューブ２２２の適正範囲の部位のみが冷却流路３１０に挿入されるように構成され得る。

【0090】

具体的に、前記ストッパ２２４は、前記連結チューブ２２２が冷却流路３１０に挿入される過程で、連結チューブ２２２が適正範囲以上冷却流路３１０に挿入されないように阻止可能な構造で形成され得る。例えば、前記ストッパ２２４は、前記連結チューブ２２２の外面に位置し、前記連結チューブ２２２より上側、下側、左側、右側に突出するように構成され、前記モジュールハウジング３００の端部面を阻止できるように構成され得る。

【0091】

また、前記ストッパ２２４は、前記連結チューブ２２２の外面を囲むように中空構造で形成され得る。すなわち、前記ストッパ２２４は、連結チューブ２２２を内部に収容するように管状で構成され得る。このとき、前記管状のストッパ２２４は、前後方向に延びた長さによって複数のバッテリーモジュール４００同士の離隔距離を設定できる。

【0092】

さらに、前記連結チューブ２２２は、両端部が前記ストッパ２２４から前後方に突出した形態で構成され得る。すなわち、前記連結チューブ２２２のストッパ２２４から突出した両端部の長さは、冷却流路３１０に挿入される長さになり得る。例えば、前記連結チューブ２２２は、前記ストッパ２２４から前後方に突出した両端部の長さは同一であり得る。

【0093】

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記ストッパ２２４によって設定された長さ分のみ連結チューブ２２２が挿入されることで、容易に流路連結部材２２０を取り付けることができる。そして、この場合、複数のバッテリーモジュール４００が一定距離を維持して配置されるため、複数のバッテリーモジュール４００の間に配置される部品の損傷なく、迅速にバッテリーモジュール４００を配置できてバッテリーパックの製造効率を高めることができる。

【0094】

図７は本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した斜視図であり、図８は本発明のさらに他の実施例による複数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。ただし、図７及び図８には、説明の便宜上、セルアセンブリ１００は示されていない。

【0095】

図２とともに、図７及び図８を参照すれば、前記流路連結部材２２０は、冷却チューブ２２５を備えることができる。

【0096】

ここで、前記冷却チューブ２２５は、流体形態の冷媒を移送可能な管を備えることができる。このような冷却チューブ２２５は、空気が漏れない稠密な構造の素材で構成され得る。例えば、前記冷却チューブ２２５は、金属素材で構成され得る。また、前記冷却チューブ２２５は、熱伝導性に優れた材質を使用し、例えば、銅またはアルミニウム素材が用いられ得る。

【0097】

さらに、前記冷却チューブ２２５は、バッテリーモジュール４００の冷却流路３１０の一端から他端まで貫通挿入されるように形成され得る。

【0098】

そして、前記冷却チューブ２２５は、複数のバッテリーモジュール４００の冷却流路３１０を互いに連結するように前後方向に長く延びた構造を有し得る。具体的に、前記冷却チューブ２２５は、１つのバッテリーモジュール４００の前後方向の長さは勿論であり、複数のバッテリーモジュール４００の前後方向の長さよりも長く延びた形態であり得る。

【0099】

さらに、前記冷却チューブ２２５は、図３のように、前記冷却流路３１０が前記流入口３１１から前記排出口３１２まで直線状に延びた形態である場合、前記冷却チューブ２２５を直線状に延びた構造で構成することで、１つのバッテリーモジュール４００の冷却流路３１０は勿論、複数のバッテリーモジュール４００の冷却流路３１０に容易に挿入できる。

【0100】

したがって、本発明のこのような構成によれば、１つの長い冷却チューブ２２５を用いて複数のバッテリーモジュール４００のモジュールハウジング３００の冷却流路３１０を連結することで、複数のバッテリーモジュール４００の冷却流路３１０同士の連結構造で生じ易い冷媒の漏れを予め防止することができる。また、このような冷却チューブ２２５は、複数のバッテリーモジュール４００の一定方向に配列できるという利点がある。

【0101】

図９は、図８のバッテリーモジュールの一部構成であるＣ領域に位置した間隔調節部材を拡大して示した拡大斜視図である。

【0102】

図８及び図９を参照すれば、前記バッテリーモジュール４００は、間隔調節部材２３０をさらに含むことができる。

【0103】

具体的に、前記間隔調節部材２３０は、複数のバッテリーモジュール４００間の間隔を一定に調節するため、複数のバッテリーモジュール４００の間に介在され得る。これによって、前記間隔調節部材２３０は、前後方向に延びた長さによって複数のバッテリーモジュール４００同士の離隔距離を設定できる。

【0104】

また、前記間隔調節部材２３０は、前記冷却チューブ２２５が挿入されるように中空構造で形成され得る。具体的に、前記間隔調節部材２３０は、中空構造の管状で構成され得る。例えば、図９に矢印Ｂで示されたように、前記間隔調節部材２３０は、中空構造に前記冷却チューブ２２５が挿入された状態で、前後方向、すなわち、冷却チューブ２２５の長さ方向に移動可能な構造で形成され得る。そのため、前記間隔調節部材２３０の内径は前記冷却チューブの外径より大きく構成され得る。

【0105】

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記間隔調節部材２３０を通じて、複数のバッテリーモジュール４００を一定距離離隔して配置することが容易になる。したがって、複数のバッテリーモジュール４００の間に備えられる電気的連結又は電圧センシングのためのバスバー構成を安全に取付可能な空間などをより容易に確保できる。特に、複数のバッテリーモジュール４００を含むバッテリーパックの取付中に、複数のバッテリーモジュール４００の間に配置された構成、特に冷却チューブ２２５の露出部位が破損されることを防止でき、バッテリーパックを容易に取り付けることができる。

【0106】

図１０は、本発明のさらに他の実施例による、バッテリーモジュールの冷却チューブに取り付けられた構造の間隔調節部材を概略的に示した斜視図である。

【0107】

図１０を参照すれば、前記間隔調節部材２３２は、前記冷却チューブ２２５の上部面を覆う上部カバー２３３、及び前記冷却チューブ２２５の下部面を覆う下部カバー２３４を含むことができる。

【0108】

したがって、本発明のこのような構成によれば、冷却チューブ２２５がモジュールハウジング３００の冷却流路３１０に挿入された状態でも、上部カバー２３３及び下部カバー２３４のように分離された構造を用いることで、間隔調節部材２３２を冷却チューブ２２５に容易に取り付けることができる。

【0109】

ここで、前記間隔調節部材２３２には、上部カバー２３３と下部カバー２３４とを互いに結合可能な締結構造が備えられ得る。具体的に、前記締結構造は、前記上部カバー２３３を下方に冷却チューブ２２５の上部に載置した後、前記下部カバー２３４を上方に前記上部カバー２３３に締結させる構造であり得る。

【0110】

例えば、前記締結構造は、締結作業が容易であって、上部カバー２３３と下部カバー２３４とを相互対面するように接触させた状態で加圧したとき、弾力的な結合によって噛み合うことができる雄雌締結構造などを適用できる。しかし、本発明がこのような締結構造のみに限定されることはなく、公知された締結方式であれば制限なく適用可能である。

【0111】

一方、図１０には、前記間隔調節部材２３０が上部カバー２３３と下部カバー２３４を全て含む形態で示されているが、本発明がこのような実施例に限定されることはない。例えば、前記間隔調節部材２３０は、上部カバー２３３及び下部カバー２３４のいずれか１つのみを備えて複数のバッテリーモジュール４００の間に介在されても良い。

【0112】

したがって、本発明のこのような構成によれば、上部カバー２３３及び下部カバー２３４のいずれか１つのカバーによっても複数のバッテリーモジュール４００の間の離隔距離を確保でき、製造コストも節減できるなどの利点がある。

【0113】

図１１は、図８に示されたＣ領域の冷却チューブの一部が分離された状態を示した分離斜視図である。

【0114】

図８及び図１１を参照すれば、前記冷却チューブ２２５は、長さ方向の端部が互いに連結された複数のチューブ２２６、２２７を備えることができる。すなわち、前記冷却チューブ２２５は、１つのチューブ２２６の端部と他の１つのチューブ２２７の端部とを相互連結して、冷却チューブ２２５の全体長さを拡張させる構造で形成され得る。

【0115】

また、前記チューブ２２６（２２７）は、長さ方向の端部に他の１つのチューブ２２７（２２６）の端部と締結される締結構造２２８（２２９）を有し得る。具体的に、前記締結構造２２８、２２９は管用ねじ形態で構成され得る。例えば、前記締結構造２２８、２２９は、前記チューブ２２６の一端部に管用雄ねじ２２８が形成されて、前記チューブ２２７の他端部には管用雌ねじ２２９が形成された構造を有し得る。

【0116】

したがって、本発明のこのような構成によれば、複数のバッテリーモジュール４００に冷却チューブ２２５を設ける場合、冷却チューブ２２５の必要な長さに合わせて複数のチューブ２２６、２２７を長さ方向に相互連結できるため、必要に応じて前後方向の長さを拡張することが容易である。

【0117】

さらに、複数のバッテリーモジュール４００に一本の長い冷却チューブ２２５を挿入する方式より、複数のバッテリーモジュール４００にそれぞれ分離されたチューブ２２６を挿入し、挿入されたチューブ２２６の端部を互いに連結する方式で、冷却チューブ２２５の内設作業を容易に行うことができる。

【0118】

また、本発明によるバッテリーパックは、上述した本発明によるバッテリーモジュール４００を少なくとも２つ以上を含むことができる。そして、このようなバッテリーパックは、バッテリーモジュール４００の外に、セルアセンブリ１００の充放電を制御するための各種の装置、例えばＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサ、ヒューズなどをさらに含むことができる。

【0119】

また、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に適用できる。すなわち、本発明による自動車は、前記バッテリーパックを含むことができる。

【0120】

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、対象になる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。

【0121】

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持つ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。

【産業上の利用可能性】

【0122】

本発明はバッテリーモジュールに関し、特に、このようなバッテリーモジュールを使用して構成されたバッテリーパック、該バッテリーパックによって駆動される自動車、例えば電気自動車に関連する産業に利用可能である。

【符号の説明】

【0123】

１０ バッテリーモジュール
１１ モジュールハウジング
１２ 二次電池
１３ パックトレイ
１４ ヒートシンク
１００ セルアセンブリ
１１０ パウチ型二次電池、二次電池
１１１ 電極リード
２２０ 流路連結部材
２２２ 連結チューブ
２２４ ストッパ
２２５ 冷却チューブ
２２６ チューブ
２２７ チューブ
２２８ 締結構造
２２９ 締結構造
２３０ 間隔調節部材
２３２ 間隔調節部材
２３３ 上部カバー
２３４ 下部カバー
３００ モジュールハウジング
３０１ 上壁
３０２ 下壁
３０３ 左側壁
３０４ 右側壁
３１０ 冷却流路
３１１ 流入口
３１２ 排出口
４００ バッテリーモジュール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】