▶ エルジー エナジー ソリューション リミテッドの特許一覧
(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】
(24)【登録日】2022-05-31
(45)【発行日】2022-06-08
(54)【発明の名称】改善された冷却構造を有するバッテリーモジュール
(51)【国際特許分類】
H01M 10/6568 20140101AFI20220601BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20220601BHJP
H01M 10/6556 20140101ALI20220601BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20220601BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20220601BHJP
H01M 50/211 20210101ALI20220601BHJP
H01M 50/289 20210101ALI20220601BHJP
【ＦＩ】
H01M10/6568
H01M10/613
H01M10/6556
H01M10/647
H01M10/625
H01M50/211
H01M50/289
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020528094
(86)(22)【出願日】2019-03-08
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-02-15
(86)【国際出願番号】 KR2019002747
(87)【国際公開番号】W WO2019235724
(87)【国際公開日】2019-12-12
【審査請求日】2020-05-21
(31)【優先権主張番号】10-2018-0066302
(32)【優先日】2018-06-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】521065355
【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(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】ジョン－オ・ムン
(72)【発明者】
【氏名】ユン－ク・イ
【審査官】杉田 恵一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１０６５２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１８－５１８０３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５０２２３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５０７４６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】独国特許出願公開第１０２０１５２１４１８５（ＤＥ，Ａ１）
【文献】欧州特許出願公開第３３１６３４０（ＥＰ，Ａ１）
【文献】欧州特許出願公開第３３３１０６０（ＥＰ，Ａ１）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－００００３７８（ＫＲ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１６－００４８５６４（ＫＲ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０１３２５１４（ＫＲ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０１４２４４５（ＫＲ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２７００９５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２７２５０８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２２９０１０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１９１５６７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第６４６５１２３（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】国際公開第２０１３／１０３２５４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／０６２８６３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／６０
Ｈ０１Ｍ ５０／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のバッテリーセルが積層されて形成されたセル積層体と、前記セル積層体を収容し、前記セル積層体の下部、両側部、前後方及び上部をそれぞれ覆う下部ハウジング、一対の側部ハウジング、一対の前後方ハウジング及び上部ハウジングで構成されるモジュールハウジングと、
を含み、
前記下部ハウジングは、
長手方向に沿って少なくとも一辺領域の内部に流路を形成する孔区間を有するベースプレートであって、前記セル積層体の下面を全体的に覆うベースプレートと、
前記ベースプレートに予め決められた間隔毎に配置された複数のスペーサであって、前記セル積層体を前記ベースプレートの表面から離隔するように支持して前記セル積層体と前記ベースプレートとの間に空いた空間を形成する複数のスペーサと、
を含み、
前記孔区間は、冷却媒体が前記空いた空間に供給されるように前記空いた空間と連通し、
前記空いた空間を流れる前記冷却媒体は、前記セル積層体と接触する、バッテリーモジュール。
【請求項2】
前記複数のスペーサは、前記ベースプレートの長手方向の一側と他側とにそれぞれ備えられ、両端部が前記ベースプレートの両辺領域に接するように前記ベースプレートの幅方向に沿って延設された第１スペーサ及び第２スペーサを含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項3】
前記複数のスペーサは、前記第１スペーサ及び第２スペーサと離隔してその間に備えられる少なくとも１つの第３スペーサをさらに含む、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項4】
前記ベースプレートの前記少なくとも一辺領域は、相互対向する両辺領域に該当する第１側面部と第２側面部とに定義され、前記孔区間は、
前記ベースプレートの外部から前記第１スペーサと前記第３スペーサとの間に位置した第１空いた空間まで連通するように前記第１側面部に形成される第１区間と、
前記第１空いた空間から前記第３スペーサと前記第２スペーサとの間に位置した第２空いた空間まで連通するように前記第２側面部に形成される第２区間と、
前記第２空いた空間から前記ベースプレートの外部まで連通するように前記第１側面部に形成される第３区間と、
を含む、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項5】
前記第３スペーサは、冷却媒体が通過するように内部を貫通する第３スペーサ流路を備える、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項6】
前記第１スペーサ及び前記第２スペーサは、それぞれ内部を貫通する第１スペーサ流路及び第２スペーサ流路を備え、前記孔区間と前記第１スペーサ流路とを連結する第１クーリングパイプと、前記孔区間と前記第２スペーサ流路とを連結する第２クーリングパイプとをさらに含む、請求項２、３、及び５のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項7】
前記ベースプレートの前記少なくとも一辺領域は、相互対向する両辺領域に該当する第１側面部と第２側面部とに定義され、前記第１側面部及び前記第２側面部は前記ベースプレートの他の部分より高く形成され、前記側部ハウジングの下端部に下方に突設された結合突起と型合わせられるように設けられた結合溝をさらに備える、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】
前記第１側面部及び前記第２側面部は、前記セル積層体の最外郭の前記バッテリーセルに当接するように前記セル積層体に向かって延びた形態で突出した漏水防止顎をさらに備える、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項9】
前記セル積層体と前記複数のスペーサとの間には、前記セル積層体と前記複数のスペーサとの間に冷却媒体が漏れないように接着剤が介在される、請求項１～８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】
前記ベースプレートの前記孔区間の一側及び他側にそれぞれ連結されて冷却媒体を前記空いた空間に流出入させる供給管及び排出管をさらに含む、請求項１～９のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項11】
請求項１～１０のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールが複数個連結されて具現されるバッテリーパック。
【請求項12】
請求項１１に記載のバッテリーパックを備える自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、改善された冷却構造を有するバッテリーモジュールに関し、より具体的には、冷却のための絶縁油を用いるが、このような絶縁油がバッテリーセルと直接接触する冷却構造を有することで、向上した冷却効率を有するバッテリーモジュールに関する。
【0002】
本出願は、２０１８年６月８日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－００６６３０２号に基づく優先権を主張し、当該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】
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商用化しているが、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、リチウム系酸化物及び炭素材をそれぞれ正極活物質及び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と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、すなわち電池ケースを備える。
【0005】
一般に、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートからなるパウチに収納されているパウチ型二次電池とに分けられる。
【0006】
近年、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。このような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複数の二次電池が電気的に連結される。特に、このような中大型装置には、積層が容易であるという長所から、パウチ型セルが多く用いられる。
【0007】
しかし、パウチ型セルは、一般にアルミニウム及びポリマー樹脂からなるラミネートシートの電池ケースで包装されているため、機械的剛性が低い。したがって、複数のパウチ型セルを含んでバッテリーモジュールを構成するとき、二次電池を外部の衝撃などから保護し、その動きを防止し、積層を容易にするため、フレームを用いる場合が多い。
【0008】
フレームは、カートリッジなどの他の多様な用語でも称されるが、通常、中央部分が空いている四角のプレート状で構成される場合が多く、このとき、４つの辺がパウチ型セルの外周部を囲むように構成される。そして、このようなフレームは、バッテリーモジュールを構成するため複数が積層された形態で用いられ、パウチ型セルはフレームが積層されたときに生じる内部の空いた空間に位置し得る。
【0009】
一方、図１を参照すると、従来のバッテリーモジュール構造が示されている。このような従来のバッテリーモジュール構造は、複数のフレーム２を用いて複数のパウチ型セル１を積層する場合、一対のパウチ型セル１それぞれの外側面上にプレート状の冷却フィン３を適用することで冷却効率を高める。
【0010】
二次電池は、夏場のように高温環境で使用される場合があり、また、二次電池自体からも熱が発生し得る。このとき、複数の二次電池が積層されていると、二次電池の温度がさらに高くなり得るが、この温度が適正の温度よりも高くなれば二次電池の性能が低下し得、酷い場合は爆発や発火のおそれもある。したがって、バッテリーモジュールを構成するとき、パウチ型セル１の面と接触するように冷却フィン３を適用し、冷却フィン３をその下部に位置した冷却プレート４と接触させることで、バッテリーモジュールの全体的な温度上昇を防止する構成が多く用いられる。
【0011】
しかし、通常金属材質で構成される冷却フィン３を対面するパウチ型セル１の間に介在させてバッテリーモジュールを構成する場合、冷却フィン３とパウチ型セル１の表面との間で、材質の相違による接触熱抵抗が非常に大きくなり、またこのように単に金属の伝導性に依存する冷却方式だけでは、大きい発熱が発生する状況で十分な冷却が行われないおそれがあるという問題がある。
【0012】
したがって、このような接触熱抵抗を減少させ、また単なる熱伝導方式の外に、より効率的に熱を放出できる冷却方式が適用されたバッテリーモジュール構造に対する開発が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【文献】米国特許第６４６５１２３号
【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、冷却のための冷却媒体とバッテリーセルとが直接接触可能な冷却構造を適用したバッテリーモジュールを提供することで、高容量及び／または高出力のバッテリーモジュールの適用による発熱量の増加にも効率的に冷却を行うことを目的とする。
【0015】
ただし、本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に制限されず、他の課題は下記の発明の説明から当業者に明確に理解できるでしょう。
【課題を解決するための手段】
【0016】
上述した課題を解決するため、本発明の一態様によるバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが積層されて形成されたセル積層体と、前記セル積層体を収容し、前記セル積層体の下部、両側部、前後方及び上部をそれぞれ覆う下部ハウジング、一対の側部ハウジング、一対の前後方ハウジング及び上部ハウジングで構成されるモジュールハウジングと、を含み、前記下部ハウジングは、長手方向に沿って少なくとも一辺領域の内部に流路を形成する孔区間を有するベースプレートであって、前記セル積層体の下面を全体的に覆うベースプレートと、前記ベースプレートに予め決められた間隔毎に配置された複数のスペーサであって、前記セル積層体を前記ベースプレートの表面から離隔するように支持して前記セル積層体と前記ベースプレートとの間に空いた空間を形成する複数のスペーサと、を含み、前記孔区間は冷却媒体が前記空いた空間に供給されるように前記空いた空間と連通する。
【0017】
前記複数のスペーサは、前記ベースプレートの長手方向の一側と他側とにそれぞれ備えられ、両端部が前記ベースプレートの両辺領域に接するように前記ベースプレートの幅方向に沿って延設された第１スペーサ及び第２スペーサを含み得る。
【0018】
前記複数のスペーサは、前記第１スペーサ及び第２スペーサと離隔してその間に備えられる少なくとも１つの第３スペーサをさらに含み得る。
【0019】
前記ベースプレートの前記少なくとも一辺領域は、相互対向する両辺領域に該当する第１側面部と第２側面部とに定義され、前記孔区間は、前記ベースプレートの外部から前記第１スペーサと前記第３スペーサとの間に位置した第１空いた空間まで連通するように前記第１側面部に形成される第１区間と、前記第１空いた空間から前記第３スペーサと前記第２スペーサとの間に位置した第２空いた空間まで連通するように前記第２側面部に形成される第２区間と、前記第２空いた空間から前記ベースプレートの外部まで連通するように前記第１側面部に形成される第３区間と、を含み得る。
【0020】
前記第３スペーサは、冷却媒体が通過するように内部を貫通する第３スペーサ流路を備え得る。
【0021】
前記第１スペーサ及び前記第２スペーサは、それぞれ内部を貫通する第１スペーサ流路及び第２スペーサ流路を備え、前記孔区間と前記第１スペーサ流路とを連結する第１クーリングパイプと、前記孔区間と前記第２スペーサ流路とを連結する第２クーリングパイプとをさらに含み得る。
【0022】
前記ベースプレートの前記少なくとも一辺領域は、相互対向する両辺領域に該当する第１側面部と第２側面部とに定義され、前記第１側面部及び前記第２側面部は前記ベースプレートの他の部分より高く形成され、前記側部ハウジングの下端部に下方に突設された結合突起と型合わせられるように設けられた結合溝をさらに備え得る。
【0023】
前記第１側面部及び前記第２側面部は、前記セル積層体の最外郭の前記バッテリーセルに当接するように前記セル積層体に向かって延びた形態で突出した漏水防止顎をさらに備え得る。
【0024】
前記セル積層体とスペーサとの間には、前記セル積層体とスペーサとの間に冷却媒体が漏れないように接着剤が介在され得る。
【0025】
前記ベースプレートの孔区間の一側及び他側にそれぞれ連結されて冷却媒体を前記空いた空間に流出入させる供給管及び排出管をさらに含み得る。
【0026】
本発明の他の様態によれば、上述したバッテリーモジュールが複数個連結されて具現されるバッテリーパックが提供される。
【0027】
本発明のさらに他の様態によれば、前記バッテリーパックを備える自動車が提供される。
【発明の効果】
【0028】
本発明の一態様によれば、冷却のための冷却媒体とバッテリーセルとが直接接触可能な冷却構造を適用したバッテリーモジュールを提供することで、高容量及び／または高出力のバッテリーモジュールの適用による発熱量の増加にも効率的に冷却を行うことができてバッテリーモジュールの性能向上をもたらすだけでなく、温度上昇によるバッテリーセルの発火／爆発などの安全事故を予防する効果も奏することができる。
【0029】
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形態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】
【0030】
【図1】従来のバッテリーモジュールに採用された冷却構造を示した図である。
【図2】本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの外観を示した斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの分解斜視図である。
【図4】本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいて、セル積層体、下部ハウジング、側部ハウジングを示した斜視図である。
【図5】本発明の一実施形態による冷却媒体の流れを誘導する下部ハウジングの構造を示した図である。
【図14】本発明の他の実施形態による第１～第３スペーサの一部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。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。したがって、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】
【0033】
【0034】
これら図面を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０は、セル積層体１００及びこれを収容するモジュールハウジング２０を含む形態で具現される。また、前記モジュールハウジング２０は、下部ハウジング２００、一対の側部ハウジング３００、一対の前後方ハウジング４００及び上部ハウジング５００を含む。
【0035】
セル積層体１００は、複数のバッテリーセル１１０を積層して得られるものであって、ここで用いられるバッテリーセル１１０は充放電可能な二次電池であれば特に制限されず、例えば、パウチ型バッテリーセル１１０が適用され得る。
【0036】
バッテリーセル１１０は、それぞれ、一側及び他側に延びる一対の電極リード１１１を備え、このような電極リード１１１は正極リード及び負極リードを含む。積層されたそれぞれのバッテリーセル１１０同士の間は、後述するように、セル積層体１００の下部に接触する絶縁油などの冷却媒体がセル積層体１００を構成するバッテリーセル１１０間の空間を通って上部に浸透できないように、接着剤などによって堅固に固定／密閉されることが望ましい。
【0037】
また、電極リード１１１は、セル積層体１００を構成するバッテリーセル１１０が互いに直列連結、並列連結、または直列と並列との混合方式の連結を成すように、配置／連結され得る。
【0038】
下部ハウジング２００は、セル積層体１００の下面を全体的に覆い、長手方向に沿って少なくとも一辺領域の内部に中空構造として流路を形成する孔区間２１３を備えたベースプレート２１０、及びセル積層体１００を前記ベースプレート２１０の表面から離隔するように支持して前記セル積層体１００とベースプレート２１０との間に空いた空間Ｓ１、Ｓ２を形成する複数のスペーサ２２０を含む形態で具現され得る。
【0039】
ここで、前記空いた空間Ｓ１、Ｓ２は、セル積層体１００、スペーサ２２０及びベースプレート２１０で囲まれて密閉された空間を意味する。このような空いた空間Ｓ１、Ｓ２と孔区間２１３とを連通させて冷却媒体を空いた空間に供給する。
【0040】
前記冷却媒体は、供給管２３０及び排出管２４０を孔区間２１３の入口及び出口にそれぞれ連結することで、バッテリーモジュール１０の内外に供給及び排出され得る。例えば、図４のように、供給管２３０は、バッテリーモジュール１０の前方からベースプレート２１０の孔区間２１３の入口に連結され、排出管２４０は、バッテリーモジュール１０の後方から孔区間２１３の出口に連結され得る。バッテリーモジュール１０の内部における冷却媒体の流れについて詳しくは後述する。
【0041】
一対の側部ハウジング３００は、それぞれセル積層体１００の両側部を覆う部品であって、セル積層体１００を構成するバッテリーセル１１０のうち両側の最外郭に配置されるバッテリーセル１１０の広い面と対面する。このような一対の側部ハウジング３００は、セル積層体１００を両側から加圧することで、セル積層体１００を構成するバッテリーセル１１０同士の間にギャップが生じないようにする機能も果たすことができる。
【0042】
一対の前後方ハウジング４００は、それぞれバスバーフレーム４１０、絶縁カバー４２０及び前後方カバー４３０を含む形態で具現され得る。
【0043】
バスバーフレーム４１０は、セル積層体１００の前方または後方からセル積層体１００に結合されるものであって、バスバーフレーム４１０には電極リード１１１が挿入され、バッテリーセル１１０同士の電気的連結のための電極リード１１１の曲げ作業を容易にする。すなわち、電極リード１１１は、バスバーフレーム４１０に形成された挿入スリットを通って挿入されてから曲げられ、隣接した電極リード１１１同士の溶接などによって結合する。
【0044】
絶縁カバー４２０は、バスバーフレーム４１０に挿入され曲げられて互いに結合した電極リード１１１のうち、互いに接触してはならない電極リード１１１同士が接触することを防止するために適用される部品であって、バスバーフレーム４１０上に結合されて外部の要因によって短絡が発生することを防止する。
【0045】
前後方カバー４３０は、絶縁カバー４２０上に結合される部品であって、セル積層体１００、バスバーフレーム４１０及び絶縁カバー４２０などの内部部品を保護する機能を果たす。
【0046】
上部ハウジング５００は、セル積層体１００の上部に配置され、上述したバスバーフレーム４１０を通って挿入され曲げられて電極リード１１１と電気的に連結されるセンシングアセンブリ５１０、及びセンシングアセンブリ５１０の上部に結合されて上部ハウジング５００の最外層を構成するトッププレート５２０を含む形態で具現され得る。
【0047】
【0048】
【0049】
前記第１側面部２１１及び第２側面部２１２は、ベースプレート２１０の他の部分（板面）よりも高く形成され得る。セル積層体１００は、第１側面部２１１と第２側面部２１２との間で下面がスペーサ２２０によって支持されてベースプレート２１０の表面から離隔し、両側面が側部ハウジング３００によって支持される。
【0050】
図６及び図７を参照すると、本実施形態による側部ハウジング３００は、下端部に下方に突設された結合突起３１０を備える。そして、ベースプレート２１０の第１側面部２１１及び第２側面部２１２は、それぞれ、前記結合突起３１０と型合わせられるように設けられた結合溝Ｇを備える。このような結合溝Ｇに結合突起３１０を挿入／固定することで、側部ハウジング３００をベースプレート２１０の第１側面部２１１及び第２側面部２１２に固定することができる。勿論、本実施形態と異なり、第１側面部２１１及び第２側面部２１２に結合突起３１０を設け、側部ハウジング３００に結合溝Ｇを設けて、これらを固定結合させてもよい。
【0051】
前記第１側面部２１１及び第２側面部２１２は、例えば、冷却媒体を空いた空間Ｓ１、Ｓ２に閉じ込めるフェンスのような役割を果たし、特にセル積層体１００と接する個所に漏水防止顎Ｐをさらに備える。漏水防止顎Ｐは、図７に示したように、セル積層体１００の最外郭のセルに当接するように、セル積層体１００に向かって水平方向に延びた形態で提供され得る。このような漏水防止顎Ｐは、ベースプレート２１０とセル積層体１００との間に隙間が生じて冷却媒体が漏水／漏油することを防止することができる。望ましくは、前記漏水防止顎Ｐに沿って接着剤がさらに介在されてもよい。
【0052】
また、スペーサ２２０は、セル積層体１００の下面の形状に対応するように製作され得る。パウチ型バッテリーセル１１０の特性上、パウチ型バッテリーセル１１０から構成されたセル積層体１００の下面が扁平でない点を考慮して、単位スペーサ２２０の上面をセル積層体１００の下面の形状に合わせて製作することで、単位スペーサ２２０とセル積層体１００の下面との間のギャップを無くすことができる。
【0053】
そして、前記セル積層体１００とスペーサ２２０と間には、セル積層体１００とスペーサ２２０との間に絶縁油などの冷却媒体が漏れないように接着剤が介在され、このような接着剤はセル積層体１００とスペーサ２２０との間を結合／固定するだけでなく、ガスケットとしての機能も果たすようになる。
【0054】
一方、前記スペーサ２２０は、互いに分離した形態で離隔して配置される複数の単位スペーサ２２０からなり得る。例えば、前記スペーサ２２０は、図５に示したように、ベースプレート２１０の長手方向の一側端部に備えられる第１スペーサ２２１、ベースプレート２１０の長手方向の他側端部に備えられる第２スペーサ２２２、及び第１スペーサ２２１及び第２スペーサ２２２と離隔し、これらの間に備えられる第３スペーサ２２３を含み得る。
【0055】
ただし、このような単位スペーサ２２０の個数は、図示された３つに限らず、２つまたはそれ以上の個数で備えられてもよい。すなわち、第３スペーサ２２３は省略されてもよく、第１スペーサ２２１と第２スペーサ２２２と間に第３スペーサ２２３を含めた１つ以上の単位スペーサ２２０が互いに離隔して配置されてもよい。ただし、以下では説明の便宜上、単位スペーサ２２０が３つである場合を挙げて説明する。
【0056】
前記単位スペーサ２２０は、ベースプレート２１０の幅方向に沿って並べた形態であって、両端部がベースプレート２１０の両辺領域、すなわち、第１側面部２１１及び第２側面部２１２に接するように配置される。セル積層体１００は、前記単位スペーサ２２０上に載置されてその下面がベースプレート２１０の表面に接しない。これによって、セル積層体１００とベースプレート２１０との間には、所定の空いた空間Ｓ１、Ｓ２が形成される。
【0057】
図４～図１１を参照して前記空いた空間Ｓ１、Ｓ２を見ると、前記空いた空間Ｓ１、Ｓ２は、セル積層体１００及びベースプレート２１０によって上下が塞がれ、第１スペーサ２２１及び第２スペーサ２２２によって前後が塞がれ、第１側面部２１１及び第２側面部２１２によって左右が塞がれていることが分かる。そして、空いた空間Ｓ１、Ｓ２は、第３スペーサ２２３によって第１空いた空間Ｓ１と第２空いた空間Ｓ２とに区画され得る。前記第３スペーサ２２３は、セル積層体１００に安定的な支持力を提供する構成要素であって、バッテリーセル１１０のサイズに応じて加減され得る。
【0058】
このような空いた空間Ｓ１、Ｓ２に冷却媒体を供給するための冷却媒体移動経路として、ベースプレート２１０の第１側面部２１１及び／または第２側面部２１２が活用される。上述したように、第１側面部２１１及び第２側面部２１２は、内部にベースプレート２１０の長手方向に沿って流路を形成して、空いた空間Ｓ１、Ｓ２と連通する孔区間２１３を備える。そして、孔区間２１３は、予め指定された位置毎に開口Ｏを有し、前記開口Ｏを通って冷却媒体が空いた空間Ｓ１、Ｓ２に流れ込むことができるように、空いた空間Ｓ１、Ｓ２と連通している。
【0059】
本実施形態による孔区間２１３は、図５に示したように、第１側面部２１１に形成される第１区間２１３ａと第３区間２１３ｃ、そして第２側面部２１２に形成される第２区間２１３ｂを含む。
【0060】
前記第１区間２１３ａは、孔区間２１３の入口から第１スペーサ２２１と第３スペーサ２２３と間に位置した第１空いた空間Ｓ１の一側までつながっている流路区間である。供給管２３０を通って外部から流れ込んだ冷却媒体は、第１区間２１３ａに沿って移動し、第１区間２１３ａの開口を通って第１空いた空間Ｓ１へと流れる。
【0061】
第２区間２１３ｂは、第１空いた空間Ｓ１から第３スペーサ２２３と第２スペーサ２２２との間に位置した第２空いた空間Ｓ２までつながっている流路区間である。第２区間の開口Ｏは２つであって、第１空いた空間Ｓ１と第２空いた空間Ｓ２に対向するように形成されている。このような第２区間２１３ｂは、第１空いた空間Ｓ１の冷却媒体を第３スペーサ２２３を迂回して第２空いた空間Ｓ２に移動させる流路区間であると言える。
【0062】
第３区間２１３ｃは、第２空いた空間Ｓ２から孔区間２１３の出口までつながっている流路区間である。第２空いた空間Ｓ２の冷却媒体は、前記第３区間２１３ｃに沿って移動して排出管２４０を通って外部へと排出される。
【0063】
すなわち、冷却媒体の流れをまとめると、冷却媒体は、供給管２３０、第１区間２１３ａ、第１空いた空間Ｓ１、第２区間２１３ｂ、第２空いた空間Ｓ２、第３区間２１３ｃ、排出管２４０の順に移動する。このような冷却媒体の流れを有する本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０は、冷却媒体がバッテリーセル１１０に直接接触することで、従来に比べて高い冷却性能を示すことができる。
【0064】
一方、本実施形態では孔区間２１３が３つであるが、これは単位スペーサ２２０及び空いた空間Ｓ１、Ｓ２の個数によるものであって、孔区間２１３の個数は単位スペーサ２２０及び空いた空間Ｓ１、Ｓ２の個数に合わせて自在に加減可能である。そして、前記孔区間２１３の入口または出口には、供給管２３０または排出管２４０の代わりに、２つのバッテリーモジュール１０を連結するための継手（図示せず）が連結されてもよい。例えば、複数のバッテリーモジュール１０を連結してバッテリーパック（図示せず）を構成する場合、１つのバッテリーモジュール１０の孔区間２１３の出口と他の１つのバッテリーモジュール１０の孔区間２１３の入口とを継手で連結してもよい。
【0065】
【0066】
本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール１０を説明するが、上述した実施形態と異なる部分を重点的に説明し、上述した実施形態についての説明と重なる部分は詳細な説明を省略する。
【0067】
本発明の他の実施形態による第１スペーサ２２１、第２スペーサ２２２、第３スペーサ２２３は、それぞれ冷却媒体が通過できるように内部を貫通する流路を備える。第１スペーサ２２１～第３スペーサ２２３にそれぞれ対応する流路を第１スペーサ流路２２１ａ、第２スペーサ流路２２２ａ、第３スペーサ流路２２３ａと称する。前記第１スペーサ流路２２１ａ～第３スペーサ流路２２３ａは複数個形成され得る。
【0068】
また、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール１０は、第１スペーサ２２１の前方に設けられる第１クーリングパイプ２５０、及び第２スペーサ２２２の後方に設けられる第２クーリングパイプ２６０をさらに含み得る。
【0069】
第１クーリングパイプ２５０は、第１側面部２１１の一端に形成されている孔区間２１３と第１スペーサ２２１の前方に露出している複数の第１スペーサ流路２２１ａとをそれぞれ個別的に連結する形態で提供される。これによって、冷却媒体が供給管２３０、孔区間２１３、第１クーリングパイプ２５０を通って第１スペーサ流路２２１ａを通過し、第１空いた空間Ｓ１に流れ込むことができる。
【0070】
第２クーリングパイプ２６０は、第１側面部２１１の他端に形成されている孔区間２１３と第２スペーサ２２２の後方に露出している複数の第２スペーサ流路２２２ａとをそれぞれ個別的に連結する形態で提供される。これによって、冷却媒体が第２空いた空間Ｓ２から第２スペーサ流路２２２ａを通過し、第２クーリングパイプ２６０と孔区間２１３を通って排出管２４０から外部に排出できる。
【0071】
第３スペーサ２２３は、第１スペーサ流路２２１ａを通って第１空いた空間Ｓ１に流れ込んだ冷却媒体を第２スペーサ２２２側に流すため、第３スペーサ２２３の内部を貫通する第３スペーサ流路２２３ａを備える形態で提供され得る。
【0072】
したがって、本実施形態によるバッテリーモジュール１０の冷却媒体の流れをまとめると、冷却媒体は、供給管２３０、前方の孔区間２１３、第１クーリングパイプ２５０、第１スペーサ流路２２１ａ、第１空いた空間Ｓ１、第３スペーサ流路２２３ａ、第２空いた空間Ｓ２、第２クーリングパイプ２６０、後方の孔区間２１３、排出管２４０の順に移動してバッテリーモジュール１０の外部に排出できる。
【0073】
このような本実施形態は、冷却媒体が上述した実施形態と異なって、第３スペーサ２２３を迂回せずに通過できるため、ベースプレート２１０の第２側面部２１２に孔区間２１３を設けなくてもよい。また、孔区間２１３は、供給管２３０／第１クーリングパイプ２５０または第２クーリングパイプ２６０／排出管２４０の連結通路として比較的に短く形成されてもよい。
【0074】
上述したように、本発明によるバッテリーモジュール１０は、セル積層体１００とベースプレート２１０との間に部分的にスペーサ２２０を適用し、これによってセル積層体１００とベースプレート２１０との間に形成される空いた空間Ｓ１、Ｓ２に冷却媒体を供給可能にすることで、セル積層体１００を冷却媒体と直接接触させて冷却効率を極大化することができる。
【0075】
また、本発明によるバッテリーモジュール１０は、このように冷却水、絶縁油などの液状の冷却媒体とバッテリーセル１１０とが直接接触する構造で生じ得る漏水／漏油の問題を解決できるように密封性を強化した構造を適用することで、製品の信頼性を高めることができる。
【0076】
また、上述したバッテリーモジュール１０を複数個電気的に連結して具現する本発明の一実施形態によるバッテリーパック、及びこのようなバッテリーパックを備える自動車の場合も、このようなバッテリーモジュール１０の長所を有して優れた性能を示すことができる。
【0077】
以上のように、本発明の望ましい実施形態について図示して説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者であれば多様に変形実施できることは勿論、そのような変更も特許請求の範囲の記載の範囲内であることは言うまでもない。
【0078】
一方、本明細書における上、下、左、右などのような方向を示した用語は、説明の便宜上使用されたものに過ぎず、観測者の位置や対象になる物の位置などによって変り得ることは本発明の当業者に自明である。
【符号の説明】
【0079】
１ パウチ型セル
２ フレーム
３ 冷却フィン
４ 冷却プレート
１０ バッテリーモジュール
２０ モジュールハウジング
１００ セル積層体
１１０ パウチ型バッテリーセル、バッテリーセル
１１１ 電極リード
２００ 下部ハウジング
２１０ ベースプレート
２１１ 第１側面部
２１２ 第２側面部
２１３ 孔区間
２１３ａ 第１区間
２１３ｂ 第２区間
２１３ｃ 第３区間
２２０ 単位スペーサ、スペーサ
２２１ 第１スペーサ
２２１ａ 第１スペーサ流路
２２２ 第２スペーサ
２２２ａ 第２スペーサ流路
２２３ 第３スペーサ
２２３ａ 第３スペーサ流路
２３０ 供給管
２４０ 排出管
２５０ 第１クーリングパイプ
２６０ 第２クーリングパイプ
３００ 側部ハウジング
３１０ 結合突起
４００ 前後方ハウジング
４１０ バスバーフレーム
４２０ 絶縁カバー
４３０ 前後方カバー
５００ 上部ハウジング
５１０ センシングアセンブリ
５２０ トッププレート
２ フレーム
３ 冷却フィン
４ 冷却プレート
１０ バッテリーモジュール
２０ モジュールハウジング
１００ セル積層体
１１０ パウチ型バッテリーセル、バッテリーセル
１１１ 電極リード
２００ 下部ハウジング
２１０ ベースプレート
２１１ 第１側面部
２１２ 第２側面部
２１３ 孔区間
２１３ａ 第１区間
２１３ｂ 第２区間
２１３ｃ 第３区間
２２０ 単位スペーサ、スペーサ
２２１ 第１スペーサ
２２１ａ 第１スペーサ流路
２２２ 第２スペーサ
２２２ａ 第２スペーサ流路
２２３ 第３スペーサ
２２３ａ 第３スペーサ流路
２３０ 供給管
２４０ 排出管
２５０ 第１クーリングパイプ
２６０ 第２クーリングパイプ
３００ 側部ハウジング
３１０ 結合突起
４００ 前後方ハウジング
４１０ バスバーフレーム
４２０ 絶縁カバー
４３０ 前後方カバー
５００ 上部ハウジング
５１０ センシングアセンブリ
５２０ トッププレート
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7(a)】
【図7(b)】
【図8】
【図9(a)】
【図9(b)】
【図10】
【図11(a)】
【図11(b)】
【図12】
【図13】
【図14(a)】
【図14(b)】