特許 7507852 電池モジュールおよびその製造方法

(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】2024-06-20

(45)【発行日】2024-06-28

(54)【発明の名称】電池モジュールおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20240621BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20240621BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240621BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240621BHJP

   H01M 10/655 20140101ALI20240621BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20240621BHJP

   H01M 10/6567 20140101ALI20240621BHJP

   H01M 10/647 20140101ALN20240621BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401H

H01M50/211

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/655

H01M10/6556

H01M10/6567

H01M10/647

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022519035

(86)(22)【出願日】2021-02-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-02

(86)【国際出願番号】 KR2021001481

(87)【国際公開番号】W WO2021210769

(87)【国際公開日】2021-10-21

【審査請求日】2022-03-24

(31)【優先権主張番号】10-2020-0044876

(32)【優先日】2020-04-13

(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】ジョンピル・ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ドンヒュン・キム

(72)【発明者】

【氏名】ジョンファ・チェ

(72)【発明者】

【氏名】ミュンキ・パク

(72)【発明者】

【氏名】ジュンヨブ・ソン

(72)【発明者】

【氏名】ヒョンスク・イ

【審査官】瀧口 博史

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５０１６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３２０９９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１９７６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１６２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００９０２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０４

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池セルが積層されている電池セル積層体と、
前記電池セル積層体を収容するモジュールフレームと、
前記電池セル積層体の前後面をカバーするエンドプレートと、
前記モジュールフレームの底部に形成されたヒートシンクと、
前記ヒートシンクに冷媒を供給するクーリングポートと、を含み、
前記モジュールフレームは、前記モジュールフレームの底部が前記エンドプレートを超えて延在するように形成されたモジュールフレーム突出部を含み、
前記クーリングポートは、前記モジュールフレーム突出部の上面部から上に突出した形状に配置され、
前記クーリングポートが締結部材によって前記モジュールフレーム突出部と結合され、
前記クーリングポートと前記モジュールフレーム突出部との間にはガスケットが位置し、
前記クーリングポートの中心には、冷媒が移動する冷媒管が形成され、前記ガスケットは前記冷媒管と前記ヒートシンクとの間に形成される冷媒の移動通路を取り囲んで冷媒の漏出を防止する、電池モジュール。

【請求項2】

前記クーリングポートと前記モジュールフレーム突出部の上面部との間に位置するブラケットをさらに含む、請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項3】

前記ガスケットは、前記クーリングポートと前記ブラケットとの間に位置する、請求項２に記載の電池モジュール。

【請求項4】

前記クーリングポートの下端の両側には第１結合ホールが形成され、前記ブラケットの両側には第２結合ホールが形成され、前記モジュールフレーム突出部の両側には第３結合ホールが形成され、
前記締結部材は、前記第１結合ホール、前記第２結合ホールおよび前記第３結合ホールを貫通するように挿入されて、前記クーリングポートと前記ブラケットとを結合する、請求項２に記載の電池モジュール。

【請求項5】

前記冷媒管は、前記モジュールフレーム突出部に形成されたヒートシンク連結具と連結される、請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項6】

前記クーリングポートと前記モジュールフレーム突出部の上面部との間に位置するブラケットをさらに含み、
前記ブラケットの中心部にはブラケット連結具が形成され、前記ブラケット連結具は、前記冷媒管と前記ヒートシンク連結具との間に形成されて、前記冷媒管と前記ヒートシンク連結具とを連結する、請求項５に記載の電池モジュール。

【請求項7】

前記ガスケットは、環状に形成され、前記冷媒管と前記ブラケット連結具との間に位置して、前記冷媒管と前記ブラケット連結具との間を密封する、請求項６に記載の電池モジュール。

【請求項8】

上からの平面視で前記モジュールフレーム突出部と少なくとも部分的に重なるように形成されたヒートシンク突出部をさらに含む、請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項9】

電池セル積層体が収容されたモジュールフレームの前後端にエンドプレートを結合する段階と、
前記モジュールフレームの前後端に前記エンドプレートを結合した後に、前記モジュールフレームの底部が前記エンドプレートを超えて延在するように形成されたモジュールフレーム突出部上に、クーリングポートが結合される段階と、を含み、
前記エンドプレートを前記モジュールフレームに結合する段階は、第１方向に沿って前記エンドプレートを移動させた後、前記エンドプレートを前記モジュールフレームと結合し、
前記エンドプレートを前記モジュールフレームに結合した後に、前記第１方向と交差する第２方向に沿って前記クーリングポートを移動させた後、前記モジュールフレーム突出部に連結する電池モジュールの製造方法。

【請求項10】

前記クーリングポートおよび前記クーリングポートの下端に位置するブラケットを締結部材によって前記モジュールフレーム突出部と結合する段階をさらに含む、請求項９に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項11】

前記クーリングポートと前記ブラケットとを締結部材によって前記モジュールフレーム突出部と結合する段階は、
前記クーリングポートの下端の両側に形成された第１結合ホール、前記ブラケットの両側に形成された第２結合ホールおよび前記モジュールフレーム突出部の両側に形成された第３結合ホールを一致させる段階と、
前記第１結合ホール、前記第２結合ホールおよび前記第３結合ホールを貫通するようにボルトを挿入する段階と、を含む、請求項１０に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項12】

前記ブラケットと前記クーリングポートとを前記締結部材によって前記モジュールフレーム突出部と結合する段階は、前記クーリングポートと前記ブラケットとの間にガスケットを挿入する段階をさらに含む、請求項１０に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項13】

前記エンドプレートを前記モジュールフレームに結合する段階において、前記第１方向は、前記エンドプレートと結合する前記モジュールフレームの角が形成する面に垂直に向かう方向である、請求項９に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項14】

前記第２方向は、前記モジュールフレーム突出部の上面と垂直な方向である、請求項９に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項15】

請求項１に記載の電池モジュールを含む電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願との相互参照）
本出願は、２０２０年４月１３日付の韓国特許出願第１０－２０２０－００４４８７６号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は、電池モジュールおよびその製造方法に関し、より詳しくは、冷却構造を有する電池モジュールおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0003】

二次電池は、モバイル機器および電気自動車などの多様な製品群においてエネルギー源として大いなる関心を受けている。このような二次電池は、化石燃料を使用する既存の製品の使用を代替できる有力なエネルギー資源として、エネルギーの使用による副産物が発生せず、環境にやさしいエネルギー源として注目されている。

【0004】

最近、二次電池のエネルギー貯蔵源としての活用をはじめとして大容量の二次電池構造に対する必要性が高まるにつれ、多数の二次電池が直列／並列に連結された電池モジュールを集合させたマルチモジュール構造の電池パックに対する需要が増加している。

【0005】

一方、複数の電池セルを直列／並列に連結して電池パックを構成する場合、電池セルからなる電池モジュールを構成し、このような少なくとも１つの電池モジュールを用いてその他の構成要素を追加して電池パックを構成する方法が一般的である。

【0006】

このような電池モジュールは、複数の電池セルが積層されている電池セル積層体と、電池セル積層体を収容するモジュールフレームと、複数の電池セルを冷却させるヒートシンクとを含む。

【0007】

図１は、従来のヒートシンクと結合された電池モジュールを示す図である。

【0008】

図１を参照すれば、従来の電池モジュールは、複数の電池セル１０が積層形成された電池セル積層体と、電池セル積層体を収容するモジュールフレームと、前記モジュールフレームの底部２０と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性樹脂層１５とを含む。このような電池モジュールは、モジュールフレームの底部２０の下に形成されて、複数の電池セル１０に冷却機能を提供するヒートシンク３０と結合して電池パックを形成することができる。この時、ヒートシンク３０は、冷媒が流入するインレット、冷媒が流出するアウトレット、インレットとアウトレットとを連結する冷却流路が形成された下部プレート３１と、下部プレート３１を覆う上部プレート２９とを含む。ここで、電池モジュールの底部２０とヒートシンク３０との間に熱伝導層１８がさらに形成される。

【0009】

従来は、電池モジュールおよび／または電池パックの冷却性能を向上させるために、電池パック単位で別途の冷却構造、例えば、ヒートシンク３０を必要とする。したがって、冷却構造が複雑になる傾向があり、冷媒と電池セル１０の積層体との間が上部プレート２９、モジュールフレームの底部２０などからなる多層構造に形成されることによって、電池セルを間接的に冷却するしかないという限界があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明の解決しようとする課題は、冷却性能を向上させるための冷却構造の組立性を改善した電池モジュールおよびその製造方法を提供することである。

【0011】

本発明の課題は以上に言及した課題に制限されず、言及されていないさらに他の課題は下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一実施例による電池モジュールは、複数の電池セルが積層されている電池セル積層体と、前記電池セル積層体を収容するモジュールフレームと、前記電池セル積層体の前後面をカバーするエンドプレートと、前記モジュールフレームの底部に形成されたヒートシンクと、前記ヒートシンクに冷媒を供給するクーリングポートとを含み、前記モジュールフレームは、前記モジュールフレームの底部が前記エンドプレートを超えて延在するように形成されたモジュールフレーム突出部を含み、前記クーリングポートは、前記モジュールフレーム突出部の上面部から上に突出した形状に配置される。

【0013】

前記クーリングポートが締結部材によって前記モジュールフレーム突出部と結合される。

【0014】

前記電池モジュールは、前記クーリングポートと前記モジュールフレーム突出部の上面部との間に位置するブラケットをさらに含み、前記クーリングポートは、前記ブラケットおよび前記モジュールフレーム突出部と締結部材によって連結される。

【0015】

前記電池モジュールは、前記クーリングポートと前記ブラケットとの間に形成されるガスケットをさらに含むことができる。

【0016】

前記クーリングポートの下端の両側には第１結合ホールが形成され、前記ブラケットの両側には第２結合ホールが形成され、前記モジュールフレーム突出部の両側には第３結合ホールが形成され、前記締結部材は、前記第１結合ホール、前記第２結合ホールおよび前記第３結合ホールを貫通するように挿入されて、前記クーリングポートと前記ブラケットとを結合することができる。

【0017】

前記クーリングポートの中心部には冷媒管が形成され、前記冷媒管は、前記モジュールフレーム突出部に形成されたヒートシンク連結具と連結される。

【0018】

前記ブラケットの中心部にはブラケット連結具が形成され、前記ブラケット連結具は、前記冷媒管と前記ヒートシンク連結具との間に形成されて、前記冷媒管と前記ヒートシンク連結具とを連結することができる。

【0019】

前記ガスケットは、環状に形成され、前記冷媒管と前記ブラケット連結具との間に位置して、前記冷媒管と前記ブラケット連結具との間を密封することができる。

【0020】

前記モジュールフレーム突出部に対応するように形成された前記ヒートシンク突出部をさらに含むことができる。

【0021】

本発明の他の実施例による電池パックは、前記電池モジュールを含む。

【0022】

本発明のさらに他の実施例による電池モジュールの製造方法は、電池セル積層体が収容されたモジュールフレームの前後端にエンドプレートを結合する段階と、前記モジュールフレームの底部が前記エンドプレートを超えて延在するように形成されたモジュールフレーム突出部上に、クーリングポートが結合される段階とを含み、前記エンドプレートを前記モジュールフレームに結合する段階は、第１方向に沿って前記エンドプレートを移動させた後、前記エンドプレートを前記モジュールフレームと結合し、前記エンドプレートを前記モジュールフレームに結合した後に、前記第１方向と交差する第２方向に沿って前記クーリングポートを移動させた後、前記モジュールフレーム突出部に連結する。

【0023】

前記電池モジュールの製造方法は、前記クーリングポートおよび前記クーリングポートの下端に位置するブラケットを締結部材によって前記モジュールフレーム突出部と結合する段階をさらに含むことができる。

【0024】

前記クーリングポートと前記ブラケットとを締結部材によって前記モジュールフレーム突出部と結合する段階は、前記クーリングポートの下端の両側に形成された第１結合ホール、前記ブラケットの両側に形成された第２結合ホールおよび前記モジュールフレーム突出部の両側に形成された第３結合ホールを一致させる段階と、前記第１結合ホール、前記第２結合ホールおよび前記第３結合ホールを貫通するようにボルトを挿入する段階とを含むことができる。

【0025】

前記ブラケットと前記クーリングポートとを前記締結部材によって結合する段階は、前記クーリングポートと前記ブラケットとの間にガスケットを挿入する段階をさらに含むことができる。

【0026】

前記エンドプレートを前記モジュールフレームに結合する段階において、前記第１方向は、前記エンドプレートと結合する前記モジュールフレームの角が形成する面に垂直に向かう方向であってもよい。

【0027】

前記エンドプレートを前記モジュールフレームに結合する段階において、前記第２方向は、前記モジュールフレーム突出部の上面を垂直に向ける方向であってもよい。

【発明の効果】

【0028】

本発明の実施例によれば、クーリングポートとエンドプレートとの間の組立干渉がなくて、エンドプレートの組立工程が単純化され、組立難易度が改善される。

【0029】

本発明の効果は以上に言及した効果に制限されず、言及されていないさらに他の効果は特許請求の範囲の記載から当業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】従来のヒートシンクと結合された電池モジュールを示す図である。

【図2】比較例として示された電池モジュールを示す図である。

【図3】図２に形成されたエンドプレートの組立時におけるクーリングポートによる干渉を示す図である。

【図4】図３のエンドプレートがクーリングポートを回避して組立てられる様子を示す図である。

【図5】本発明の一実施例による電池モジュールの分解斜視図である。

【図6】本発明の一実施例による電池モジュールと結合されたクーリングポートの分解斜視図である。

【図7】本発明の一実施例によるクーリングポートが電池モジュールに結合された様子を示す側面図である。

【図8】本発明の一実施例によるエンドプレートが組立てられる様子を示す図である。

【図9】本発明の一実施例によるクーリングポートが組立てられる様子を示す図である。

【図10】図９のクーリングポートが組立てられる様子を側面から眺めた図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下に説明される実施例は発明の理解のために例として示したものであり、本発明は、ここで説明される実施例と異なって多様に変形して実施できることが理解されなければならない。ただし、本発明を説明するにあたり、かかる公知の機能あるいは構成要素に関する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにしうると判断された場合、その詳細な説明および具体的な図示を省略する。また、添付した図面は発明の理解のために実際に縮尺通りに示されたものではなく、一部の構成要素の寸法が誇張されて示される。

【0032】

本出願で使用される第１、第２という用語は多様な構成要素を説明するのに使用できるが、構成要素は用語によって限定されてはならない。用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。

【0033】

また、本出願で使用される用語は単に特定の実施例を説明するために使用されたもので、権利範囲を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」、「行われる」または「構成される」などの用語は、明細書上記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせたものの存在または付加の可能性を予め排除しないことが理解されなければならない。

【0034】

以下、図５～図７を参照して、本発明の一実施例によるクーリングポートが結合された電池モジュールについて説明する。

【0035】

図５は、本発明の一実施例による電池モジュールの分解斜視図である。図６は、本発明の一実施例による電池モジュールと結合されたクーリングポートの分解斜視図である。図７は、本発明の一実施例によるクーリングポートが電池モジュールに結合された様子を示す側面図である。

【0036】

図５～図７を参照すれば、本発明の一実施例による電池モジュールは、複数の電池セルが積層されている電池セル積層体１００と、電池セル積層体１００を収容するモジュールフレーム２００と、電池セル積層体１００の前後面をカバーするエンドプレート４００と、モジュールフレーム２００の底部に形成されたヒートシンク３００と、ヒートシンク３００に冷媒を供給するクーリングポート５００とを含む。

【0037】

図６を参照すれば、本実施例による電池モジュールにおいて、ヒートシンク３００とモジュールフレーム２００の底部とが一体に形成され、ヒートシンク３００の一端にクーリングポート５００が連結される。モジュールフレーム２００は、モジュールフレーム２００の底部上でエンドプレート４００を超えて延在するように形成されたモジュールフレーム突出部２１１を含み、クーリングポート５００は、モジュールフレーム突出部の上面部と連結されて、モジュールフレーム突出部２１１を通してヒートシンク３００に冷媒を供給する。

【0038】

この時、クーリングポート５００とモジュールフレーム突出部２１１との間に、ブラケット５２０が位置することができる。クーリングポート５００は、締結部材によってブラケット５２０と連結可能である。この時、クーリングポート５００とブラケット５２０との間にガスケット５３０が位置することができる。変形例として、ブラケット５２０は省略可能であり、クーリングポート５００が直に、後述する突出部２１１に直接締結部材によって連結されてもよい。

【0039】

本実施例による電池セルは二次電池であって、パウチ型二次電池で構成される。このような電池セルは複数構成され、複数の電池セルは、相互電気的に連結できるように相互積層されて電池セル積層体１００を形成することができる。複数の電池セルはそれぞれ、電極組立体と、セルケースと、電極組立体から突出した電極リードとを含むことができる。

【0040】

モジュールフレーム２００は、電池セル積層体１００を収容する。本発明の一実施例によれば、モジュールフレーム２００は、電池セル積層体１００の下面および両側面をカバーする下部フレーム２１０と、電池セル積層体１００の上面をカバーする上部プレート２２０とを含むことができる。モジュールフレーム２００の底部上でエンドプレートを超えて延在するように形成されたモジュールフレーム突出部２１１を含む。モジュールフレーム突出部２１１の上側には前述したクーリングポート５００が載置される。

【0041】

ただし、モジュールフレーム２００の構造はこれに制限されず、電池セル積層体１００の前後面を除く４面で囲むモノフレーム状であってもよい。

【0042】

本実施例による電池モジュールは、電池セル積層体１００の前後面をカバーするエンドプレート４００をさらに含むことができる。前述したモジュールフレーム２００を介して内部に収容された電池セル積層体１００を物理的に保護することができる。

【0043】

図５を参照すれば、ヒートシンク３００は、モジュールフレーム２００の下部に形成される。ヒートシンク３００は、ヒートシンク３００の骨格を形成し、モジュールフレーム２００の底部と接触する下部プレート３１０と、ヒートシンク３００の一側に形成されて、外部からヒートシンク３００の内部に冷媒を供給するインレット３２０と、ヒートシンクの一側に形成されて、ヒートシンクの内部で流動した冷媒がヒートシンクの外部に流出するようにするアウトレット３３０と、インレット３２０とアウトレット３３０とを連結し、冷媒が流動する流路部３４０とを含むことができる。

【0044】

具体的には、流路部３４０は、モジュールフレーム２００の底部に相当する下部フレーム２１０の下面と接触する下部プレート３１０が下側に陥没形成された構造を指すことができる。流路部３４０の上側は開放されることによって、流路部３４０とモジュールフレーム２００の底部との間に流路が形成され、前記流路を通して冷媒が流動することができる。言い換えれば、本実施例による電池モジュールは、モジュールフレーム２００の底部がヒートシンク３００の上部プレートに対応する役割を果たす冷却一体型構造を有することができる。

【0045】

従来は、モジュールフレームの下側に冷媒が流れる構造が別途に形成されていて、モジュールフレームを間接的に冷却するしかないため、冷却効率が低下し、別途の冷媒流動構造が形成されていて、電池モジュールおよび電池モジュールが装着された電池パック上の空間活用率が低くなる問題があった。しかし、本発明の一実施例によれば、モジュールフレーム２００の下部にヒートシンク３００を一体化させた構造を採用して、流路部３４０とモジュールフレーム２００の底部との間に冷媒が直接流動可能になることによって、直接冷却による冷却効率が上昇し、ヒートシンク３００がモジュールフレーム２００の底部と一体化された構造により、電池モジュールおよび電池モジュールが装着された電池パック上の空間活用率をより向上させることができる。

【0046】

下部プレート３１０は、モジュールフレーム２００の底部と対応するように形成される。モジュールフレーム２００の底部は、下部フレーム２１０の底部に相当し、下部プレート３１０と下部フレーム２１０の底部とは溶接で結合可能であり、下部プレート３１０を介して電池モジュール全体の剛性を補強することができる。下部プレート３１０と下部フレーム２１０の底部とは溶接結合により密封されることによって、下部プレート３１０の内側に形成された流路部３４０で冷媒が漏洩なく流動することができる。

【0047】

インレット３２０とアウトレット３３０は、すべてヒートシンク３００の一辺に形成される。より詳しくは、インレット３２０とアウトレット３３０は、すべてエンドプレート４００が位置した部分に形成されたヒートシンク３００の一辺に形成される。インレット３２０とアウトレット３３０は、ヒートシンク３００の一辺の両端にそれぞれ位置することができる。インレット３２０とアウトレット３３０は、モジュールフレーム突出部２１１の下面部と連結されるように、モジュールフレーム突出部２１１と対応する位置に形成される。このために、インレット３２０とアウトレット３３０は、ヒートシンク３００の一辺からモジュールフレーム突出部２１１が位置した部分に突出したヒートシンク突出部３００Ｐに形成される。

【0048】

流路部３４０は、ベンディングされながらモジュールフレーム２００の底部をカバーするように形成される。流路部３４０は、モジュールフレーム２００の底部のうち下部プレート３１０がモジュールフレーム２００の底部と接触した部分を除いた大部分の領域に形成されることによって、モジュールフレーム２００の底部上側でモジュールフレーム２００の底部の大部分の面積を占めるように配置された電池セル積層体１００のすべての部分が均等に冷却できるようにする。

【0049】

流路部３４０がベンディングされる部分は、曲面に形成される。これによって、隔壁３５０がベンディングされる部分も、曲面に形成される。流路部３４０に角ばった角部分が形成される場合、角ばった角部分で冷媒の流動が停滞して温度偏差および圧力降下が大きくなる恐れがある。これに関連し、本発明の一実施例のようにベンディングされる部分は曲面に処理すれば、冷媒の流動が自然に行われる。

【0050】

クーリングポート５００は、モジュールフレーム突出部２１１の上面部と連結されて、モジュールフレーム突出部２１１を通してヒートシンク３００に冷媒を供給する。より詳しくは、図６に示すように、モジュールフレーム突出部２１１にはヒートシンク連結具２１１ａが形成され、ヒートシンク連結具２１１ａは、モジュールフレーム突出部２１１の下面部上に形成されて、ヒートシンク３００と連結されたインレット３２０およびアウトレット３３０と連結されて、クーリングポート５００を通して供給された冷媒がヒートシンク連結具２１１ａを通過してインレット３２０を通してヒートシンクの内部に流入し、アウトレット３３０を通してヒートシンク３００の内部から流出した冷媒がヒートシンク連結具２１１ａを通過してアウトレット３３０を通してクーリングポート５００に排出される。

【0051】

図６を再び参照すれば、クーリングポート５００の中心部には冷媒管５１１が形成される。冷媒管５１１を介してヒートシンク連結具２１１ａ、インレット３２０およびアウトレット３３０を通した冷媒の流出入が行われる。クーリングポート５００の両端下側には第１結合ホール５１２が形成される。第１結合ホール５１２を介してクーリングポート５００とブラケット５２０とが互いに結合することができる。

【0052】

クーリングポート５００は、下側に位置したブラケット５２０と結合することができる。ブラケット５２０は、クーリングポート５００とモジュールフレーム突出部２１１との間に位置して、クーリングポート５００がモジュールフレーム突出部２１１上に結束できるように連結部材として機能するが、ブラケット５２０がない場合、クーリングポート５００は、モジュールフレーム突出部２１１と直接結合することができる。ブラケット５２０は、中心部に形成されたブラケット連結具５２１と、ブラケット連結具５２１の両側に形成された第２結合ホール５２２とを含むことができる。

【0053】

ブラケット連結具５２１は、冷媒管５１１とヒートシンク連結具２１１ａとの間に位置して、冷媒管５１１とヒートシンク連結具２１１ａとを連結することができる。したがって、冷媒管５１１を通過した冷媒は、ブラケット連結具５２１およびヒートシンク連結具２１１ａを順次に通ってインレット３２０に流入し、アウトレット３３０を通して流出した冷媒は、ヒートシンク連結具２１１ａ、ブラケット連結具５２１および冷媒管５１１を順次に通って外部に排出される。

【0054】

第２結合ホール５２２は、ブラケット連結具５２１の両側に形成される。第３結合ホール２１１ｂは、モジュールフレーム突出部２１１の上面両側に形成される。第２結合ホール５２２および第３結合ホール２１１ｂは、クーリングポート５００の下端の両側に形成された第１結合ホール５１２と対応する位置に形成され、ボルト５４０が第１結合ホール５１２、第２結合ホール５２２および第３結合ホール２１１ｂを貫通するように挿入されて、クーリングポート５００、ブラケット５２０およびモジュールフレーム突出部２１１を強固に結合することができる。

【0055】

ガスケット５３０は、環状に形成され、クーリングポート５００とブラケット５２０との間に位置することができる。より詳しくは、ガスケット５３０は、冷媒管５１１とブラケット連結具５２１との間に位置して、冷媒管５１１とブラケット連結具５２１との間を密封して、冷媒がクーリングポート本体部５１０とブラケット５２０との間への漏洩を防止することができる。また、ガスケット５３０はゴム材質で形成されて、ガスケット５３０と連結されたクーリングポート本体部５１０の柔軟性を得ることができる。

【0056】

以下、図５～図７、図８～図１０を参照して、本発明の一実施例によるクーリングポートが結合された電池モジュールの組立方法について、図２～図４に示された比較例と対比して説明する。

【0057】

図２は、比較例として示された電池モジュールを示す図である。図３は、図２に形成されたエンドプレートの組立時におけるクーリングポートによる干渉を示す図である。図４は、図３のエンドプレートがクーリングポートを回避して組立てられる様子を示す図である。図８は、本発明の一実施例によるエンドプレートが組立てられる様子を示す図である。図９は、本発明の一実施例によるクーリングポートが組立てられる様子を示す図である。図１０は、図９のクーリングポートが組立てられる様子を側面から眺めた図である。

【0058】

図２～図４を参照すれば、本発明の比較例による電池モジュールは、電池セル積層体を収容するモジュールフレーム４０と、電池セル積層体の前後面をカバーするエンドプレート５０と、モジュールフレーム４０の底部から突出形成されたモジュールフレーム突出部６０と、モジュールフレーム突出部６０の上面部に形成されたクーリングポート７０とを含むことができる。

【0059】

従来のクーリングポート７０は、モジュールフレーム４０の製作時、モジュールフレーム突出部６０と結合されて、モジュールフレームアセンブリを形成した状態でエンドプレート５０を組立てる。この時、図３に示されているように、エンドプレート５０をエンドプレートの付着面と垂直な方向に組立てる時、モジュールフレーム突出部６０から上側に突出したクーリングポート７０によって、組立時に干渉が発生しうる。したがって、エンドプレート５０を組立てるために、図４に示されているように、クーリングポート７０とモジュールフレーム４０との間の空間に向かってエンドプレート５０を垂直に立てた状態でモジュールフレーム突出部６０が位置した下側方向に移動させ、その後、再びエンドプレート５０をエンドプレートの付着面と垂直な方向に移動させて組立てることができる。

【0060】

図４に示されているように、エンドプレート５０を２段階にわたって組立てなければならないので、組立工程が複雑になり、エンドプレート５０をモジュールフレーム４０の角部分と結合するために高い移送精度が要求される問題があった。

【0061】

そこで、本発明の一実施例による電池モジュールの製造方法は、電池セル積層体が収容されたモジュールフレーム２００の前後端にエンドプレート４００を結合する段階（図８）と、モジュールフレーム突出部２１１上にクーリングポートを結合する段階（図９、図１０）とを順次に行う。つまり、エンドプレート４００をモジュールフレーム２００に先に結合し、その後、クーリングポート５００をモジュールフレーム突出部２１１に結合することによって、エンドプレート４００の組立工程を単純化し、組立難易度を改善することができる。

【0062】

モジュールフレーム２００の前後端にエンドプレート４００を結合する段階において、エンドプレート４００を図８に示した組立方向である第１方向に沿って移動させた後、エンドプレート４００をモジュールフレーム２００と結合し、エンドプレート４００をモジュールフレーム２００に結合した後に、第１方向と交差する図１０に示した組立方向である第２方向に沿ってクーリングポートを移動させた後、モジュールフレーム突出部２１１に連結する。

【0063】

この時、第１方向は、エンドプレート４００と結合するモジュールフレーム２００の角が形成する面に垂直に向かう方向であってもよい。エンドプレート４００は、モジュールフレーム２００の角と溶接結合することができる。第２方向は、モジュールフレーム突出部２１１の上面を垂直に向ける方向であってもよい。

【0064】

クーリングポート５００とブラケット５２０とを締結部材によってモジュールフレーム突出部２１１と結合する段階は、クーリングポート５００の下端の両側に形成された第１結合ホール５１２、ブラケット５２０の両側に形成された第２結合ホール５２２およびモジュールフレーム突出部２１１の両側に形成された第３結合ホール２１１ｂを一致させる段階と、第１結合ホール５１２、前記第２結合ホール５２２および前記第３結合ホール２１１ｂを貫通するようにボルト５４０を挿入する段階とを含むことができる。

【0065】

第１結合ホール５１２とブラケット５２０の両側に形成された第２結合ホール５２２とを一致させる段階において、冷媒管５１１をブラケット連結具５２１と一致させる段階をさらに含むことができる。

【0066】

クーリングポート５００をブラケット５２０に結合する段階において、ガスケット５３０をクーリングポート５００とブラケット５２０との間に挿入する段階をさらに含むことができる。本段階に開示された組立過程によりクーリングポート５００とブラケット５２０とを連結することができる。

【0067】

クーリングポート５００をモジュールフレーム突出部２１１に連結する段階において、クーリングポート５００は、下側方向に移動してモジュールフレーム突出部２１１の上面に連結される。この時、クーリングポート５００に形成されたブラケット連結具５２１をモジュールフレーム突出部２１１の上面に形成されたヒートシンク連結具２１１ａと一致するように、クーリングポート５００とモジュールフレーム突出部２１１とを結合することができる。

【0068】

上記で説明した電池モジュールは、電池パックに含まれる。電池パックは、本実施例による電池モジュールを１つ以上まとめて電池の温度や電圧などを管理する電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）と冷却装置などを追加してパッキングした構造であってもよい。

【0069】

前記電池パックは、多様なデバイスに適用可能である。このようなデバイスには、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段に適用できるが、本発明はこれに制限されず、電池モジュールを使用できる多様なデバイスに適用可能であり、これも本発明の権利範囲に属する。

【0070】

以上、本発明の好ましい実施例について図示および説明したが、本発明は上述した特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であることはもちろんであり、このような変形実施は本発明の技術的な思想や展望から個別的に理解されてはならない。

【符号の説明】

【0071】

１０：電池セル
２０：底部
３０：ヒートシンク
４０：モジュールフレーム
５０：エンドプレート
６０：モジュールフレーム突出部
７０：クーリングポート
１００：電池セル積層体
２００：モジュールフレーム
２１０：下部フレーム
２１１：モジュールフレーム突出部
２１１ａ：ヒートシンク連結具
２１１ｂ：第３結合ホール
２２０：上部プレート
３００：ヒートシンク
３００Ｐ：ヒートシンク突出部
４００：エンドプレート
５００：クーリングポート
５１０：クーリングポート本体部
５１１：冷媒管
５１２：第１結合ホール
５２０：ブラケット
５２１：ブラケット連結具
５２２：第２結合ホール
５３０：ガスケット
５４０：ボルト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】